T
U
C
W
B
I T D E P R A K T IJ K t
t
NATUURSTEEN
VERWERING EN BEHANDELING (vervolg)
IN GEBOUWEN
André Pien, ing., technologisch adviseur*, hoofd laboratorium Leefmilieu & renovatie, WTCB Rolf De Bruyn, ir., technologisch adviseur*, WTCB Jan Venstermans, ir., direkteur Onderzoek, WTCB * Technologische adviseerdienst “Renovatie van gebouwen”, gesubsidieerd door de Gewesten.
In het vorige nummer van het WTCB-tijdschrift gaven wij een overzicht van natuursteenmaterialen die in de bouwsektor worden gebruikt en van de vele verweringsoorzaken. Wij onderstreepten het belang van een volledige diagnose vóór elke ingreep en legden daarbij de klemtoon op de zeer ruime mogelijkheden van de optische mikroskopie op slijpplaatjes. In dit vervolg bespreken wij de verschillende preventieve en curatieve behandelingen van natuursteenmetselwerk, op basis van de informatie uit een vijftiental jaar studie, onderzoek en bouwplaatsopvolging.
1
BEHOUD EN BEHANDELING
Een vluchtig onderzoek van oude gebouwen in natuursteen – of ze nu 50 of 500 jaar oud zijn – volstaat om een beeld te krijgen van het effekt en de schade die teweeggebracht worden door de brede waaier aan verweringsoorzaken die in het vorige artikel werd beschreven. De vastgestelde schade is des te ernstiger omdat het vaak om waardevolle bouwwerken gaat, getuigen van een rijk historisch of architekturaal verleden. Omwille van een aantal technische beperkingen leidde verwering in het verleden meestal tot het simpelweg vervangen van de verweerde stenen door stenen van gelijkaardige herkomst, met een even twijfelachtige duurzaamheid.
Hieronder geven wij een bondig overzicht van de behandelingen en herinneren wij aan het belang van een voorafgaande diagnose. Wij leggen de klemtoon op het aspekt “globale prestaties” (doeltreffendheid en onschadelijkheid) en op de kontrolemetoden die op de bouwplaats gebruikt kunnen worden.
2
REINIGING
Het oordeelkundig reinigen van niet-verpoederende oppervlakken verfraait niet alleen het globale uitzicht van de gevels, maar vergemakkelijkt tevens de diagnose van de materialen en verhoogt de doeltreffendheid van latere oppervlaktebehandelingen (vochtwerende bescherming, versteviging, herstelling, ...). Over het algemeen presteren reinigingstechnieken beter, naarmate ze meer vuil verwijderen en minder materiaal wegnemen. Dit laatste is met name belangrijk bij geklasseerde monumenten.
De jongste decennia kende de aanpak van renovatie en restauratie van gebouwen echter een radikale ommezwaai. Deze evolutie was het gevolg van een groeiende bewustwording van de waarde van ons gebouwenpatrimonium en een toenemende bekommernis om het estetisch uitzicht en de netheid van de gevels in onze steden. Zij werd mogelijk gemaakt door de ontwikkelingen in de scheikundige sektor en de technologische mogelijkheden van de bedrijven. Vervanging en herstelling ruimden de plaats voor behoud en behandeling.
De reinigingstechnieken, die in ons land het meest voor gevels worden gebruikt, kunnen als volgt worden ingedeeld : ◆ met water reinigen (natte verzadigde stoom, verstuiven, ...) ◆ chemisch reinigen (zuren, basen, oppervlakteaktieve stoffen, ...) ◆ mechanisch reinigen (hydropneumatisch stralen, fijnstralen, ...).
Curatieve én preventieve behandelingen bieden in vele renovatiegevallen een optimale oplossing, zowel vanuit historisch, technisch als ekonomisch oogpunt. Behandelingen dienen echter oordeelkundig te worden gekozen en uitgevoerd op basis van een volledige voorafgaande diagnose, om schadelijke neveneffekten en onomkeerbare aantasting van de natuursteen te voorkomen.
Voor een vollediger overzicht of voor de keuze van de meest geschikte techniek voor de verschillende gevelmaterialen verwijzen wij naar een recent artikel over dit onderwerp in het WTCB-tijdschrift [2]. 27
ZOMER 1993
f
i
j d i s c h r
T
C
B
t
t
W
OPMERKINGEN
vaten naargelang van het gebruikte produkt te verminderen van ≈ 70 mJ/m2 (hydrofiel karakter) tot 12 à 24 mJ/m2 (hydrofoob karakter).
Bovengenoemd artikel geeft een samenvattende tabel van aanbevolen metoden voor verschillende materialen. Het spreekt vanzelf dat die tabel niet alle bestaande materialen en technieken kan vermelden en evenmin rekening kan houden met de eventuele verweringsstaat. Bijgevolg blijft het gebruik ervan beperkt tot een eerste keuze van bruikbare technieken.
De Technische Voorlichting nr. 140 [11] geeft een gedetailleerd overzicht van de voornaamste families bruikbare produkten, met hun toepassingswijze en de te verwachten eigenschappen. Hieronder wordt aan enkele zeer belangrijke parameters herinnerd.
Daarom wordt aangeraden steeds beperkte voorproeven uit te voeren, alvorens met het reinigen te beginnen, ongeacht de steensoort of de voorziene reinigingsmetode. Deze proeven kunnen de doeltreffendheid van de metode bevestigen en eventuele schadelijke neveneffekten opsporen. Bovendien krijgt de bouwheer een beeld van het resultaat dat bereikt wordt. Al te vaak immers ontstaan geschillen na de uitvoering : hetzij omdat er zeer voorzichtig gereinigd werd om de steen minimaal te beschadigen, waardoor hij volgens de bouwheer onvoldoende schoon is, of integendeel omdat al te ingrijpend gereinigd werd, waardoor het oppervlak weliswaar geen spoor van vervuiling meer vertoont, maar de steen onherstelbaar werd beschadigd. Voorproeven dienen zeer zorgvuldig en minstens enkele dagen vóór de reiniging te gebeuren. Bij chemisch reinigen maken ze het bovendien mogelijk na te gaan of tijdens het drogen van de materialen geen patologische kristallisatieverschijnselen optreden van zouten aan het oppervlak.
3.1
Zeer kompakte materialen zoals beton moeten behandeld worden met vochtwerende produkten met een laag molekuulgewicht. Er bestaan echter geen tovermiddelen of produktgroepen die op de meest voorkomende poreuze materialen systematisch beter zouden presteren dan andere. Daarom hebben onze laboratoria ongeveer 150 handelsprodukten op vergelijkbare wijze onderzocht. Aan de hand van de proefresultaten werden ongeveer 70 verslagen opgemaakt, die bij de fabrikanten opgevraagd kunnen worden. Daarin worden voor verschillende materialen (baksteen, kalksteen van Massangis, Euville en Savonnières) de doeltreffendheid, de duurzaamheid en de neveneffekten van de produkten vergelijkend aangegeven. Deze rapporten worden ook gebruikt voor de aflevering van een technische goedkeuring en vormen een stevige basis voor de toekomstige certifikatie van produkten.
Reinigen met water onder hoge druk kan zachte kalksteen nagenoeg ogenblikkelijk zeer ernstig beschadigen, door een druk van 50 tot 80 bar te overschrijden en/of door de spuitmond te dicht bij het oppervlak te houden om het effekt van de reiniging beter te laten uitkomen. Daarom wordt deze techniek voor natuursteen enkel gebruikt in kombinatie met oppervlakteaktieve stoffen of zuren, en uitsluitend om na te spoelen.
3
PRODUKTKEUZE
3.2
DUURZAAMHEID
Op een zuidelijk gerichte proefmuur in het WTCB-proefstation te Limelette werd een veertigtal kalksteensoorten vochtwerend gemaakt en daarna gedurende meer dan 25 jaar aan weer en wind blootgesteld. Op basis van de proefresultaten (zie afbeelding 1) mag men aannemen dat een vakkundig uitgevoerde vochtwerende behandeling een hydrofobe doeltreffendheid moet hebben die na 10 jaar nog ongeveer 50 % bedraagt.
VOCHTWERENDE BESCHERMING VAN HET OPPERVLAK
Per definitie gaat het om niet-filmvormende behandelingen die tot doel hebben het binnendringen van water in poreuze materialen te beperken. Onrechtstreeks remmen ze de schadelijke gevolgen van luchtverontreiniging af, beschermen ze het oppervlak tegen te snelle vervuiling en vergemakkelijken ze het latere onderhoud. Dit resultaat wordt bereikt door de oppervlaktespanning van de poriën en haar-
3.3
UITVOERINGSWIJZEN
In de meeste gevallen volstaat een zorgvuldige behandeling in één laag. Bijkomende lagen kunnen weliswaar de globale doeltreffendheid van de behandeling lichtjes verbeteren en de kans beperken dat een stuk vergeten wordt, maar ze accentueren het effekt van de natuurlijke kleurnuances van de steen. 28
ZOMER 1993
f
i
jd i s c h r
T
U
W
C
B
I T D E P R A K T IJ K t
t
1 ml
Doeltreffendheid (%) 100
AA AA
80
20 % verlies van de initiële doeltreffendheid
70 Produkt 1 Produkt 2 Produkt 3
60 50
Afb. 2 Waterabsorptiemeting met de glazen pijp. Q=
92
90
45
40 30
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22 24 Tijd (jaren)
ø26
Afb. 1 Evolutie van de gemiddelde doeltreffendheid van 3 produkten (representatief voor metylsiliconenharsen) op een veertigtal kalksteensoorten, uitgedrukt in % op basis van waterabsorptieproeven met de glazen pijp (cf. § 3.4).
500 mm2
◆ beschermen tegen zure regen en sulfatering door de waterbeweging te beperken ◆ beschermen tegen microbiologische aantasting door het vochtgehalte van de materialen te verminderen, zodat de voorwaarden voor biologische groei ongunstig worden ◆ kleinere indringdiepte van vuil in de poriënstruktuur en betere “zelfreiniging”.
De koncentratie varieert van 5 tot 12 % voor gangbare produkten op basis van siloxanen en/of aluminiumstearaten. Een koncentratie lager dan 5 % is enkel gerechtvaardigd voor zeer weinig poreuze steen; meer dan 12 % aktieve stof verhoogt het gevaar voor vlekvorming en/of kleurverschillen. In geval van silanen (monomeersiliconen) varieert de gebruikte koncentratie tussen 20 en 100 % aktieve stof.
Zulke behandeling is vanzelfsprekend geen wondermiddel om alle problemen bij natuurstenen in gevels op te lossen. Bovenvermelde effekten zijn slechts gedeeltelijk en dienen geval per geval te worden onderzocht, afhankelijk van de betrokken materialen en hun omgeving. Desondanks is een vochtwerende behandeling steeds het overwegen waard, ook in geval van twijfel, omwille van de vrij lage kosten en het geringe gevaar voor schadelijke neveneffekten op het uitzicht of op de waterdampdoorlatendheid van poreuze ondergronden. Er is echter wel een beperking, nl. in het geval van een sterke migratie van water en/of zouten achter de behandelde zone. Dat komt b.v. voor in metselwerk dat aan meer kanten blootgesteld wordt en slechts aan één zijde vochtwerend gemaakt is of in muren die onderhevig zijn aan capillair opstijgend grondvocht.
3.4 KONTROLE VAN DE DOELTREFFENDHEID De waterabsorptiemeting met behulp van de glazen pijp wordt door het WTCB reeds meer dan 20 jaar gebruikt en werd aan de behoeften aangepast. Deze metode is zeer eenvoudig en snel, zowel in het laboratorium als op de bouwplaats. De glazen pijp (zie afbeelding 2) wordt met een speciale kit (die geen vlekken maakt) tegen het materiaal bevestigd. De vulhoogte stelt een winddruk van ≈140 km/h voor. Het meetresultaat tussen 5 en 15 minuten maakt het mogelijk onmiddellijk te beoordelen of een vochtwerende bescherming al dan niet nodig is (diagnosemeting) en of een behandeling doeltreffend uitgevoerd is (kontrolemeting).
4
OPPERVLAKTEVERSTEVIGING
Verweerde materialen, met name verpoederende steen of steen waarvan het kalkbindmiddel gedeeltelijk verloren is, kunnen ter plaatse verstevigd worden, zodat de natuursteen behouden blijft. Dergelijke behandeling wordt reeds jaren onderzocht in onze laboratoria en op bouwplaatsen met als doel optimale oplossingen te bepalen en het gevaar voor schadelijke neveneffekten te beperken.
3.5 TOEPASSINGSGEBIED De mogelijke toepassingen van vochtwerende bescherming van steenmaterialen zijn talrijk en gevarieerd : ◆ verminderen van de vorstgevoeligheid door de kans te beperken dat het watergehalte van de materialen het verzadigingspunt bereikt
29
ZOMER 1993
f
i
j d i s c h r
V
2
1,6
Q : waterdruk (Pa of N/m2) op het oppervlak V : overeenkomstige windsnelheid (m/s) loodrecht op het oppervlak.
T
C
B
t
t
W
Het verstevigen van verweerde steen in situ heeft een dubbele werking : ◆ curatief : de behandeling geeft aan verzwakte of verpoederende natuursteen een vernieuwde samenhang, door de vorming van een nieuw korrelbindmiddel. Deze werking blijkt ook uit een iets grotere hardheid, die evenwel niet groter mag zijn dan die van de onderliggende gezonde steen ◆ preventief : door de aard van het nieuwe bindmiddel wordt kalksteen veel minder gevoelig voor zure regen.
f
i
jd i s c h r
apparatuur voor metingen en kontrole heeft onze laboratoria ertoe aangezet, in samenwerking met het KIK (Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium), een specifiek toestel te ontwerpen, te bouwen en te ijken. Dit prototypetoestel heeft het voordeel dat het eenvoudig te gebruiken en te interpreteren is en dat het zowel in het laboratorium als op bouwplaatsen kan worden ingezet. De grafische voorstelling van de boordiepte, naargelang van het aantal toeren van de “boormachine”, geeft een rechtstreeks visueel beeld van de evolutie van de “hardheid/kohesie” van de steen, afhankelijk van de diepte. Onderstaande drie grafieken (afbeeldingen 3 tot 5) geven een beeld van meetcurven die bekomen worden, respektievelijk voor verweerde steen, goed verstevigde steen en onvoldoende diep behandelde steen.
Voor deze behandeling worden twee soorten produkten gebruikt : ◆ gekoncentreerde oplossingen van etylsilikaat (50 tot 75 % aktieve stof) vormen door hydrolyse minerale siliciumafzettingen, die de poriënstruktuur noch de hydrische eigenschappen van de steen (capillariteit, permeabiliteit, ...) merkelijk wijzigen. De globale hydrolysereaktie wordt hieronder uitgedrukt en toont aan dat de gevormde bijprodukten (water en etanol) verdampen en daardoor geen schadelijke nevenwerking vertonen :
25
Diepte (mm)
20 15
Si(OC2H5)4+mH20 ➝ SiO2.nH20+H20+4C2H50H➚
αgezond mat.=2,7 µm/tr
10
◆ verdunde oplossingen van harsen (10 tot 25 % aktieve stof) polymeriseren en binden de losgeraakte korrels aan elkaar. De verstevigende werking van harsen (polyuretaan-, epoxi- of acrylharsen) is doorgaans groter dan die van etylsilikaten. Ze kunnen evenwel de fysische eigenschappen van de steen in de behandelde zone wijzigen, vooral de oppervlakte-energie (daling van ≈70 naar ≈40 mJ/m2) en de hygrotermische uitzettingskoëfficiënt.
5
verweringsdiepte
αverw.mat. = 10,5 µm/tr
0 0
1000
2000
3000
4000
5000 6000 Aantal toeren
Afb. 3 Ledesteen : verweerde staat. 25
Diepte (mm)
20 15
Deze behandeling wordt vooral toegepast op steen met een kalkbindmiddel, die min of meer gevoelig is voor oplossing door zure regen. De grootste beperking in het gebruik is de moeilijkheid om een voldoende indringdiepte te bekomen en een aangepaste reaktiviteit, om de gehele verweringsdiepte van de steen homogeen te herstruktureren. Bovendien moeten de mechanische weerstand en de fysische eigenschappen (termische uitzetting, capillariteit, ...) van de steen in de verstevigde zone die van de eronder gelegen steen benaderen, zoniet kan achteraf schade ontstaan, die groter is dan de schade die de behandeling rechtvaardigde.
10
αgezond mat.=2,5 µm/tr
5 αverstev.mat. = 1,3 µm/tr
0 0
1000
2000
verstevigde diepte 3000
4000
5000 6000 Aantal toeren
Afb. 4 Ledesteen : voorbeeld van een goede verteviging. 25
Diepte (mm)
20 αverw.mat. = 8,7 µm/tr
15
αgezond mat. = 2,1 µm/tr
10 verweerde, niet verstevigde zone
Het belang van deze criteria bevestigt de noodzaak om de staat van de verweerde materialen vooraf grondig te onderzoeken en de hardheidsgradiënt na de behandeling op elke diepte te meten. Het ontbreken van geëigende proef-
5 0
αverstev.mat. = 2,1 µm/tr 0
1000
2000
onvoldoende verstevigingsdiepte 3000
4000
5000 6000 Aantal toeren
Afb. 5 Ledesteen : onvoldoende verstevigde steen.
30
ZOMER 1993
T
U
W
C
B
I T D E P R A K T IJ K t
t
Afb. 6 Herstelling van blauwe hardsteen met een mineraal gebonden mortel.
Wij vermelden voorts de lopende WTCB-studies inzake toepassing van de mikroskopie op slijpplaatjes [1] als metode voor de diagnose van verweerde steen, de studie van optimale behandelingen en de kontrole op praktijktoepassingen.
A. vorstschade B. hechtscheurtjes (geaccentueerd met een stift).
Op grond van een ernstig vooronderzoek, gebaseerd op de diagnose van de steen en het onderzoek van produkten en behandelde materialen, kan een vakkundig uitgevoerde versteviging preventief werken tegen milieuinvloeden. Een reeks versnelde verouderingsproeven (vorst, zure regen, …) op proefmuren in Ledesteen heeft in dit specifieke geval een gevoelige beperking aangetoond (van meer dan 50 %) van de verwering van natuursteen die met etylsilikaten verstevigd was, in vergelijking met onbehandelde steen. Er werd eveneens vastgesteld dat, door de natuursteen zowel verstevigend als vochtwerend te behandelen, de verwering met meer dan 75 % verminderd kon worden.
5
f
i
j d i s c h r
Afb. 7 Herstelling van Savonnièressteen met harsmortel. Scheurvorming in de ondergrond.
RESTAURATIEMORTELS
Afgeschilferde stenen, stenen met afgebroken hoeken of met andere plaatselijke schade kunnen worden bijgewerkt met een restauratiemortel om het oorspronkelijk profiel te herstellen. Dergelijke mortels, die de kleurschakering en de textuur van de natuursteen imiteren, zijn in de handel verkrijgbaar in de vorm van voorgedoseerde mengsels op basis van minerale bindmiddelen (cement, kalk, zinkoxychloride) of harsen (acryl, epoxide, polyester, …) en steengranulaat.
Om voornoemde problemen zoveel mogelijk te beperken, moet bij de uitvoering vooral gelet worden op volgende punten : ◆ de ondergrond moet gezond zijn; daarom moet men de steen met de hamer bekloppen en de brosse of verpoederende delen afkappen en/of verstevigen [1] ◆ voor morteldikten van meer dan 20 mm zal men meestal in verscheidene lagen werken, nadat mechanische verankeringen in de steen aangebracht werden (kunststof pluggen met roestvrije schroeven of pennen die met hars worden vastgezet) ◆ grote oppervlakten of lengten worden niet hersteld zonder open voegen te voorzien, om de krimp en hygrotermische bewegingen op te vangen (een lengte van ≈ 40 cm moet als een maximum gezien worden).
Resultaten van laboratoriumproeven en bouwplaatsopvolging sinds meer dan 10 jaar hebben doorgaans het volgende aangegeven : ◆ mortels met minerale bindmiddelen (zelfs met hulpstoffen) lijden aan een potentieel gebrek aan hechting en een gevoelige krimp, die op min of meer lange termijn aanleiding kan geven tot scheurtjes tussen mortel en ondergrond. Voor bepaalde mortelsoorten kan de vorstweerstand onvoldoende zijn. Dit kan tot zeer snelle ontbinding leiden (zie afbeelding 6) ◆ de hoge termische uitzettingskoëfficiënt van mortel met harsbindmiddelen (van 12 tot 50.10-6 per graad) kan tot tienmaal groter zijn dan die van de steenondergrond (≈5.10-6 per graad). Omdat de hechting doorgaans zeer goed is, kan de uitzetting tot breuk door afschuiving in de steen leiden (afb. 7).
Zoals voor alle renovatiebehandelingen aanbevolen wordt, is ook in dergelijke gevallen een voorproef bijzonder nuttig om na enkele dagen de conformiteit van het uitzicht van de herstelling (zowel droog als na bevochtiging van de oppervlakken) en de hechting aan de ondergrond te beoordelen.
31
ZOMER 1993
T
B
t
STRUKTURELE INJEKTIES
f
jd i s c h r
i
6
C
t
W
Bij de renovatie van oud metselwerk wordt men vaak gekonfronteerd met ernstige scheurvorming en/of met dikke muren bestaande uit twee metselwerkwanden met een heterogene en weinig kompakte vulling ertussen. In beide gevallen kan de standzekerheid in gevaar komen, te meer daar renovatiewerken vaak een grotere belasting van de dragende muren met zich meebrengen (bijvoorbeeld als houten vloeren door betonvloeren vervangen worden) of een nieuwe bestemming geven aan de vertrekken, zodat strengere veiligheidsvoorschriften gelden. Deze problemen kunnen zich zowel bij opgaand metselwerk voordoen als bij metselwerk in kontakt met de grond. Afb. 8 Boorkernen, genomen met de diamantboor in de dikte van het metselwerk.
Met strukturele injektietechnieken kan bestaand metselwerk behouden blijven, terwijl toch de draagkracht en stabiliteit worden verhoogd. Dergelijke werken moeten worden uitgevoerd door hooggespecialiseerde bedrijven die, op basis van een voorafgaande diagnose en metingen, rekening moeten houden met : ◆ de aard en de staat van het bestaande metselwerk (standzekerheid, percentage holle ruimten, spanningskoncentraties, …) ◆ de injektieprodukten : meestal (epoxi)harsen voor de injektie van kleine scheuren en kompakte materialen, en verbeterde mortelspecies voor injektie van brede scheuren en metselwerk met holle ruimten ◆ de werkdruk en hoeveelheid injektieprodukt ◆ de eventuele noodzaak om bij de injektie wapeningen te plaatsen, vooral in geval van mogelijke trekspanningen (al dan niet gewapende injekties).
Deze diagnose- of kontroletechnieken werden door onze laboratoria onder meer toegepast tijdens de versteviging van de hoofdpijlers van de O.L.-Vrouwkatedraal in Antwerpen [5], de stabilisatie en versterking van de ruïnes van de Abdij van Villers-la-Ville, de restauratie van de Abdij van Bonne-Espérance te Estinnes, ...
7
BEHANDELING TEGEN OPSTIJGEND VOCHT
Vochtproblemen ten gevolge van capillaire wateropstijging in muren komen veel voor in oude gebouwen. De muurvoeten van oud metselwerk werden immers niet van meetafaan voorzien van een afdichting tegen optrekkend vocht.
De werkmetode verschilt naargelang van de aard van de injektieprodukten. Voor de injektie van harsen wordt doorgaans een verloren “afdichting” op de zichtvlakken van de muren aangebracht en wordt onder druk geïnjekteerd tot de harsen uittreden. Meestal begint men onderaan. Mortelspecies worden van boven naar beneden geïnjekteerd, zodat de zwaartekracht benut wordt om de specie beter te doen binnendringen. Enkel grote scheuren en holten aan het oppervlak worden vooraf gedicht.
Als de oorzaak van het probleem door een zorgvuldige diagnose duidelijk bepaald is, moet op de eerste plaats een geschikte behandeling voorzien worden. Daarbij dient er rekening mee gehouden te worden dat het verscheidene maanden duurt om het water uit de muren te laten verdampen. Het is nutteloos en zelfs schadelijk met de afwerking te beginnen, vooraleer het metselwerk volledig droog is.
Vóór en na de werken kunnen het percentage holle ruimten en de bekomen injektiegraad worden bepaald op basis van kernboringen met diamantboren en kontrolemetingen in het laboratorium. Afbeelding 8 geeft een voorbeeld van boorkernen (ø 80 mm, lengte 2000 tot 3000 mm), bestemd voor het meten van het percentage holle ruimten vóór de injektie.
7.1
DIAGNOSE
Het prioritaire en dringende karakter van behandelingen tegen optrekkend vocht mag niet 32
ZOMER 1993
T
U
W
C
B
I T D E P R A K T IJ K t
t
doen vergeten dat een grondige en volledige diagnose onontbeerlijk is om alle vochtoorzaken te identificeren en te lokaliseren en om de verschillende fasen in de behandeling te bepalen.
onderlinge vergelijking vochtproblemen te lokaliseren en hun omvang te beoordelen. Dit geldt echter niet voor kontrolemetingen na behandeling van metselwerk. Tijdens het droogproces worden de zouten uit het vochtige metselwerk aan het muuroppervlak afgezet. Hoge zoutkoncentraties leiden tot een zeer hoge uitlezing, zelfs voor metselwerk dat betrekkelijk droog is. In dergelijke gevallen, d.w.z. voor alle kontrolemetingen, zijn deze toestellen ongeschikt en mag men enkel direkte meetmetoden gebruiken, zoals de carbidefles of het nemen van een monster dat vóór en na droging nauwkeurig wordt gewogen (cf. § 7.5).
Hoewel in België vooral oude gebouwen behandeld worden tegen optrekkend vocht, is het toch goed erop te wijzen dat deze technieken eveneens worden toegepast bij recente konstrukties, indien de dichtingsmembranen die tijdens het bouwen in het metselwerk aangebracht werden, beschadigd of slecht geplaatst zijn.
7.2 GEVOLGEN VAN VOCHT
7.4
Van de vochtoorzaken die in oude gebouwen vastgesteld worden, is optrekkend vocht ongetwijfeld een van de belangrijkste schadebronnen. Optrekkend vocht kan immers leiden tot : ◆ beschadiging van het metselwerk door vorst of door de overkoncentratie en kristallisatie van zouten ◆ aantasting van elementen die in de muren gemetseld zijn of ermee in kontakt komen, zoals houten kapkonstrukties, afwerking, allerlei houtwerk, … ◆ een ongezond woonklimaat door een te hoge omgevingsvochtigheid, de ontwikkeling van schimmels en zwammen, …
BEHANDELINGEN
Voor de behandeling van optrekkend vocht worden tegenwoordig polyvalente en hoogwaardige nieuwe technieken ontwikkeld en nagenoeg algemeen gebruikt. Zij maken het mogelijk vochtig metselwerk vrij goedkoop te behandelen, maar zijn eveneens geschikt voor bouwwerken die tot op heden als “niet te behandelen” werden beschouwd omwille van de standzekerheid, de muurdikte, enz. Deze technieken kunnen ook gebruikt worden om bewoonde gebouwen te behandelen, zonder noemenswaardige geluids- of stofhinder en zonder veel invloed op het uitzicht van het metselwerk.
De tendens om oude gebouwen weer te bewonen en de nieuwe woongewoonten versterken nog de noodzaak om vochtproblemen in gebouwen grondig aan te pakken.
Voor de keuze van geschikte technieken verwijzen wij naar de Technische Voorlichting nr. 162 [8], waarin de voornaamste resultaten van acht jaar onderzoek in het laboratorium en in situ worden aangegeven. Dit dokument bevat onder meer een samenvattende tabel van de doeltreffendheid van de systemen die in ons land toegepast worden. Deze intussen geaktualiseerde tabel wordt hierna in haar meest recente vorm afgedrukt.
7.3 VOCHTMETING Bij het “meten” of “beoordelen” van het vochtgehalte van materialen passen enkele bedenkingen. Hoewel de aanwezigheid van vocht in een eerste stadium gezien of gevoeld kan worden, zijn voor een ernstige diagnose of kontrole van de evolutie van het droogproces toch meer betrouwbare metoden nodig, waarvan de informatie nadien nog bruikbaar is in gelijkaardige gevallen.
7.5
KONTROLE
Voor zeer grote bouwwerken of in geval van twijfel sluit de huidige kwaliteit van de bruikbare technieken niet uit een kontrole te voorzien op de doeltreffendheid van de behandeling. Deze kontrole kan van in het begin worden voorgeschreven in het lastenboek of na de behandeling worden gevraagd. Naargelang van het geval steunt zij op de korrekte interpretatie van verschillende meetmetoden : ◆ metingen van het vochtgehalte van de ma-
De meest gebruikte toestellen voor de diagnose zijn gebaseerd op het meten van de elektrische weerstand en/of de kapaciteit. Gemeenschappelijk aan deze toestellen is de snelheid en eenvoud in het gebruik. Ze maken het echter niet mogelijk nauwkeurige metingen op de bouwplaats uit te voeren, hoe duur en gesofistikeerd ze ook zijn. Deze relatieve nauwkeurigheid volstaat evenwel in de meeste gevallen om door 33
ZOMER 1993
f
i
j d i s c h r
T
C
B
t
t
W
GLOBALE POLYVALENTIE DOELTREF(2 ) FENDHEID (1)
SYSTEEM
UITZICHT (3 )
OPMERKINGEN
zeer goed
zwak
matig
onbruikbaar voor onstabiele muren
Verluchtingsbuizen (4)
twijfelachtig
matig
matig
stijgvocht wordt niet verhinderd; kunnen koudebruggen veroorzaken
Diffusie van silikaten
matig
goed
matig
beklemtoont de uitbloeiingen in de behandelde zone
Diffusie van mortel
zwak
zeer goed
goed
prototype (nog niet in de handel)
Injektie van kaliummetylsiliconaten
matig
zeer goed
goed
beperkte doeltreffendheid in zeer vochtig metselwerk en/of bij hoge zoutkoncentraties
zeer goed
zeer goed
goed
meest soepel systeem; in bewoonde gebouwen rekening houden met het vrijkomen van het oplosmiddel (5)
Injektie van bitumenemulsie
goed
goed
matig
talrijke zwarte druipsporen in de injektiezone
Elektro-osmose (koper of inox)
twijfelachtig
goed
goed
in ons land in onbruik geraakt door de wisselvallige resultaten, o.a. ten gevolge van de zouten in het metselwerk
Dichtingsmembraan
Injektie van siliconen
(1) Globale doeltreffendheid op basis van proeven in het laboratorium en in situ, en van het opvolgen van behandelde gebouwen gedurende een vijftiental jaren. (2) Gebruiksgeschiktheid van de behandelingen op verschillende materialen en muursoorten. (3) Estetisch uitzicht van het metselwerk in de behandelde zone. (4) Op zichzelf is dit systeem geen behandeling die het optrekkend vocht blokkeert; het kan evenwel bijdragen tot een verbeterde verdampingskapaciteit van het metselwerk (zie TV 162) [8]. (5) Recent worden micro-emulsies van siloxaan in waterige fase op de markt gebracht; hiermee werden in onze laboratoria nog geen systematische proeven ondernomen.
terialen in de diepte van de muren en boven de behandelde zone, met de carbidefles of door direkte weging : eenvoudige en vrij goedkope metoden, die echter slechts verscheidene maanden na de behandeling nuttig geïnterpreteerd kunnen worden ◆ metingen van de waterimpregnatiegraad volgens de norm NBN B 05-201 op proefstukken die genomen worden uit de injektiezone met hydrofobe produkten : indirekte metode, beperkt tot hydrofobe injekties en aan te passen aan het betrokken metselwerk. Deze metode vergt belangrijke monsternemingen met diamantboren en is vrij duur; wel maakt ze het mogelijk de doeltreffendheid van de injekties te beoordelen alvorens de muur volledig droog is ◆ metingen van de migratie van rubidiumkarbonaat : direkte, snelle en nauwkeurige metode die – zoals de voorgaande – betrekkelijk duur is aan prestaties ter plaatse en laboratoriumanalysen.
Volledigheidshalve vermelden wij nog dat de belangrijkste problemen, die de jongste jaren na de behandeling voorkomen, minder te maken hebben met de doeltreffendheid van de ingreep zelf dan met andere bijkomende vochtoorzaken. Zo houden b.v. de meeste vochtproblemen na behandeling verband met hygroskopische effekten van zouten in het binnenpleisterwerk, hetzij omdat dit pleisterwerk na de behandeling niet werd afgekapt, hetzij omdat het hersteld en bijgewerkt werd voordat het metselwerk volledig droog was. In beide gevallen stelt men aan het oppervlak een koncentratie vast van de vele zouten die aanvankelijk in de vochtige muren aanwezig waren. Dat gaat gepaard met problemen van hygroskopiciteit, die schade aan de afwerking veroorzaken. Soms ook wordt het droogproces verstoord door de aanwezigheid van nitraten (oude hoeven en hoevetjes : zie afbeelding 9) en/of door kondensatieproblemen als de gebouwen onvoldoende geventileerd en/of verwarmd worden.
34
f
i
jd i s c h r
ZOMER 1993
Tabel 1 Geaktualiseerde samenvatting van de resultaten van WTCBproeven in het laboratorium en in gebouwen.
T
U
W
C
B
I T D E P R A K T IJ K t
t
Willekeurige behandelingen zijn vaak op min of meer korte termijn tot falen gedoemd. Voorts kunnen zij alle potentieel goede behandelingen in diskrediet brengen en, wat nog erger is, schade teweegbrengen die veel ernstiger is dan degene die de behandeling rechtvaardigde. In het licht van die overwegingen hebben wij in de twee delen van dit artikel een bondig overzicht trachten te geven van de belangrijkste renovatietechnieken, van hun doelstellingen, hun doeltreffendheid en hun mogelijke neveneffekten. Daarbij hebben wij verwezen naar proefresultaten, beschikbare WTCB-publikaties en vooral naar de meet- en kontrolemetoden. Deze moeten de praktijkmensen in staat stellen de materialen en hun toestand te kenmerken, zich te vergewissen van de noodzaak van een ingreep en een oordeel te vellen over de geldigheid van een uitgevoerde behandeling.
Afb. 9 Voorbeeld van metselwerk met een sterke hygroskopiciteit, te wijten aan de aanwezigheid van nitraten.
B
Verwering van natuursteen – door welke oorzaak dan ook (vorst, zure regen, …) – wordt des te meer betreurd omdat de aangetaste bouwwerken meestal een historisch en/of waardevol karakter hebben. De omvang van de schade is vaak vrij groot, o.a. omdat in de voorbije eeuwen de transportmogelijkheden van bouwmaterialen beperkt waren, waardoor de gebruikte steen zelden gekozen kon worden naargelang van de blootstelling. Een gerichte keuze ontstond slechts tegen het einde van de XIXde eeuw onder impuls van de architekt Viollet-Le-Duc en werd bevorderd door de snelle ontwikkeling van de transportmiddelen.
ESLUIT
ZOMER 1993
Bij restauratiewerken is een diagnose alvorens natuursteen te behandelen volstrekt onontbeerlijk, gelet op de waarde van de bouwwerken, de grote verscheidenheid aan materialen en verweringsstaten en de konstante evolutie van de technieken. Meer nog dan voor alle andere werken dient deze diagnose, samen met snelle proeven ter plaatse en in het laboratorium, om na te gaan of een ingreep nodig is, om de bruikbare behandelingen te kiezen en om de meest geschikte uitvoeringsparameters te bepalen.
35
ZOMER 1993
f
i
j d i s c h r
L
ITERATUURLIJST
Bruyn R., Pien A. en Venstermans J. 1 DeNatuursteen in gebouwen : aantasting en
diagnose. Brussel, Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf, WTCBtijdschrift, lente 1993.
A. en De Bruyn R. 2 Pien Gevelreiniging. Brussel, WTCB-tijdschrift, winter 1992.
Bouwresearch 3 Stichting Gevelgids. Deel 1 : gevelreiniging. Rotterdam, SBR-publicatie, nr. 198, 1989.
Hydrofoberen van gevels. Achtergronden, 4 leidraad bij de keuze. Rotterdam, SBR-puStichting Bouwresearch
blicatie, nr. 229, 1991. J. en Pien A. 5 Venstermans Strukturele versterking van metselwerk
door kunstharsinjekties. Brussel, Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf, WTCB-tijdschrift, nr. 2, 1985. H. en Zinsmeister K. 6 Weber Conservation of Natural Stone. Grafe-
nau 1/Württ., Expert-Verlag, 1991.
H. et. al. 7 Weber Fassadenschutz. Der Leitfaden für die
Sanierung, Konservierung und Restaurierung von Gebäuden. Grafenau 1/Württ., ExpertVerlag, Kontakt & Studium, Band. 40, 1980.
en Technisch Centrum 8 Wetenschappelijk voor het Bouwbedrijf Procédés voor de behandeling van metselwerk tegen opstijgend vocht. Brussel, WTCB, Technische Voorlichting, nr. 162, 1985. en Technisch Centrum 9 Wetenschappelijk voor het Bouwbedrijf
Reinigen en herstellen van gevels. Keuze van de reinigingsmetoden. Brussel, WTCB, Technische Voorlichting, nr. 121, 1978. en Technisch Cen10 Wetenschappelijk trum voor het Bouwbedrijf
De siliciumsamenstellingen. Vochtwerende produkten in de massa en op de oppervlakte. Konsolidatiemiddelen. Kitten. Brussel, WTCB, Technische Voorlichting, nr. 138, 1981.
en Technisch Cen11 Wetenschappelijk trum voor het Bouwbedrijf
Vochtwerende oppervlakteprodukten. Keuze en verwerking. Brussel, WTCB, Technische Voorlichting, nr. 140, 1982.
T
REFWOORDEN
OPPERVLAKTEBEHANDELING ◆ BESCHERMING (BEHANDELING) ◆ STEENMETSELWERK ◆ REINIGING ◆ VOCHTWEREND MIDDEL ◆ WATERAFSTOTEND AGENS ◆ KONSOLIDATIE ◆ MORTEL ◆ HERSTELLEN & BIJWERKEN ◆ VERSTEVIGINGSINJEKTIE ◆ DICHTINGSSCHERM ◆ VOCHTWERING ◆ VOCHTOPSTIJGING
