Kalkboek. Het gebruik van kalk als bindmiddel voor metsel- en voegmortels in verleden en heden

[p. 174]

[p. 175]

5
Kalk in de praktijk

1 Te verrichten onderzoek

1.1 Inleiding

Mortels die worden gebruikt voor reparatie en onderhoudsdoeleinden in monumenten, moeten aan bepaalde eisen voldoen (in § 2 komen we daar op terug). Uit diverse gevallen van schade en vroegtijdig noodzakelijk nieuw onderhoud, waarvan in hoofdstuk 4 voorbeelden zijn besproken, blijkt dat er nogal wat gebrek aan inzicht bestaat in het vraagstuk van de compatibiliteit van mortels voor reparatie en onderhoud van historisch metselwerk.

Veel te vaak wordt de diagnose van schade achterwege gelaten. Dat wil zeggen dat er wordt vergeten om te kijken waarom men eigenlijk de mortel wil vervangen. En dat terwijl er toch overduidelijk een reden moet zijn, meestal gelegen in enige vorm van degradatie waardoor de bestaande mortel zijn functie niet meer kan vervullen. In vrijwel alle gevallen vormt een grondige analyse van de staat van conservering (schadediagnose) de noodzakelijke eerste stap voor het bereiken van een compatibele mortel. Na een periode waarbij in restauraties van (kalk)metselwerk recepten uit de nieuwbouw - dichte, harde cementvoegen - werden toegepast, is een reactie gevolgd waarin juist weer al te gemakkelijk op basis van een vaag begrip van de oude mortelsamenstelling of een oud recept een reparatiemortel werd voorgeschreven. In een enkel geval werd daarbij nog de vraag gesteld of door onderzoek aan de oude mortel het recept van de oude metselmortel kon worden geleverd.

Voor de keuze van de toe te passen mortel is echter meer nodig dan een analyse van de samenstelling van de oude mortel (of dan het zomaar gebruiken van een oud recept). In de eerste plaats is de verhouding van bindmiddel en zand bij een oude mortel veelal totaal verschillend van die in een mortel, gemaakt volgens hetzelfde recept, maar dan van moderne materialen. Moderne steenkalk is immers

[p. 176]

Figuur 34
Dunne doorsnede (dunslijppreparaat). Rechts het monster na verharding van de hars, waarin het wordt gedrenkt. De bovenzijde wordt geslepen, waarna er een objectglaasje op wordt gelijmd. Vervolgens wordt het monster parallel aan het objectglaasje afgezaagd en geslepen tot de gewenste dikte (20 tot 30 µm). Het resultaat is links te zien. © TNO Bouw

Figuur 35 (linksonder)
Fresco op het gewelf van de kerk van Britsum, Friesland. De locatie en hoeveelheid monstermateriaal dienen in zo'n geval zeer beperkt te zijn en op een onopvallende maar relevante plaats te worden genomen. © TNO Bouw

Figuur 36
Overzichtsfoto (PFM) (afmetingen 2,7 × 1,8 mm) van een kalkmortel (B = bindmiddel, Z = zandkorrel). Het bindmiddelgehalte is hoog: de toeslagkorrels (Z) raken elkaar nauwelijks © TNO Bouw

[p. 177]

zuiverder dan oude. Hetzelfde geldt tot op zekere hoogte ook voor schelpkalk, ook al wordt deze op traditionele wijze (maar nu beter gecontroleerd) vervaardigd. Daardoor loopt men de kans dat er bij een gelijk aandeel aan kalk uiteindelijk naar verhouding veel meer bindmiddel in de mortel zal zitten. Zo kan een mortel ontstaan met eigenschappen die sterk verschillen van de oude. Verder zijn er in de loop der jaren allerlei omgevingsfactoren (bijvoorbeeld zoutaanbod) geweest, die invloed op het oude metselwerk hebben uitgeoefend of hebben geleid tot vormen van degradatie (zoals uitloging, verlies aan bindmiddel en gipsvorming). Daardoor hoeft ook een mortel met een vergelijkbare samenstelling niet noodzakelijk compatibel te zijn met de aanwezige materialen. Tenslotte wordt in de huidige uitvoeringspraktijk over het algemeen onvoldoende rekening gehouden met specifieke omstandigheden die voor bepaalde historische mortelsamenstellingen noodzakelijk zijn. Wanneer bijvoorbeeld de mortel onvoldoende lang wordt natgehouden of onvoldoende wordt beschermd tegen vorst, zal het hervoegwerk een te geringe duurzaamheid kennen.

Samenvattend kunnen we stellen dat onderzoek, met als uiteindelijk doel om te komen tot compatibele reparatiemortels, de volgende onderdelen moet omvatten:

-	vaststellen van het schadeproces,
-	karakteriseren van zowel de textuur als de samenstelling van de aanwezige mortel,
-	vaststellen van de fysische eigenschappen (zoals porositeit), mechanische eigenschappen, textuur en structuur van de reparatiemortel - in samenhang met de aanwezige oude materialen èn - in samenhang met de (gevolgen van) degradatie,
-	het vaststellen van de aard van de toeslagstoffen (zandtype, korrelgradering), het bindmiddel, additieven en hun verhoudingen.

Bij de bespreking van schadegevallen in hoofdstuk 4 is onderzoek naar schadeprocessen uitvoerig aan de orde geweest. In dit hoofdstuk zullen we ons vooral concentreren op het karakteriseren van de aanwezige materialen met behulp van microscopie en chemische technieken. Hierbij komen de mogelijkheden om met deze technieken schadeprocessen te identificeren nadrukkelijk aan de orde. Eerst wordt hier een schematisch overzicht gegeven, dat is ontwikkeld in het EU Pointing project, gericht op de mortelanalyse (figuur 37).

Op een aantal van de hier genoemde technieken en hun mogelijkheden voor het analyseren van schademechanismen wordt hierna ingegaan.

[p. 178]

Figuur 37
Schematisch overzicht van mortelanalyse.

1.2 Visuele inspectie en bemonstering

Deze paragraaf, hoewel zeker geen letterlijke vertaling en ook hier en daar duidelijk afwijkend, vindt zijn basis in een publicatie van Hughes en Callebaut¹⁸⁴ geschreven in het kader van de werkzaamheden van RILEM commissie TC 167 Characterisation of Old Mortars.

De mogelijkheid om historische gebouwen te bemonsteren hangt in de praktijk van veel factoren af. Er zijn de nodige randvoorwaarden en beperkingen, die worden bepaald door de historische waarde van het object. Waar mogelijk zal getracht moeten worden niet-destructieve dan wel zo weinig mogelijk destructieve methoden van onderzoek toe te passen. Niettemin zal vaak toch enige bemonstering nodig blijken te zijn, bijvoorbeeld om tot een diagnose van de oorzaak van schade of tot een advies voor een compatibele reparatiemortel te komen. In het algemeen zal de hoeveelheid monsters en monstermateriaal echter klein zijn evenals de omvang van de monsters.

Heel belangrijk is dat van tevoren duidelijk komt vast te staan welke problemen moeten worden onderzocht en waar en welke monsters zullen worden genomen. Dit kan gebeuren om hypothesen met betrekking tot de oorzaak van schade

184 Hughes 2000.

[p. 179]

te verifiëren, maar zou ook kunnen op basis van zuiver documentaire doelstellingen. In alle gevallen zal echter een grondige visuele analyse of inspectie de grondslag moeten vormen voor het bemonsteringsplan.

Bemonsteren kan in dit kader worden gedefinieerd als het permanent verwijderen van materiaal van een gebouw of constructie met het doel om te komen tot een analyse of een karakterisering van dat materiaal.¹⁸⁵ Het bemonsteren van historische mortels heeft gewoonlijk een analyse ter ondersteuning van een ingreep of wetenschappelijke documentatie als achtergrond. Echter, wat het doel ook is, de kwaliteit van de conclusies hangt af van de kwaliteit en relevantie van de genomen monsters. Een visueel vooronderzoek en de daarop volgende bemonstering vormen een essentieel onderdeel van de totale analyse en dienen daarom met dezelfde zorg te worden omgeven als de analyse aan de monsters in het laboratorium.

Uiteraard dienen beschadigingen ten gevolge van het bemonsteren tot een minimum te worden beperkt. Gaten ontstaan door het bemonsteren dienen, zeker wanneer het gaat om muurconstructies, zo onzichtbaar mogelijk hersteld te worden.¹⁸⁶

Daar waar sprake is van waardevolle muurschilderingen, zoals te zien is in figuur 35, is het bij uitstek noodzakelijk om omzichtig te werk te gaan. De voorzichtigheid mag echter niet het geven van een goed onderbouwd antwoord belemmeren, zeker wanneer belangrijke instandhoudingstechnische ingrepen noodzakelijk zijn. Te weinig onderzoeken zou kunnen leiden tot ingrepen die vele malen schadelijker zijn voor de historische substantie, dan de geringe schade door het bemonsteren.

Zeker waar het vooral gaat om het bemonsteren voor documentaire doeleinden, dient men er zich van bewust te zijn dat de studie aan historische mortels interdisciplinair van karakter is en dat verschillende betrokkenen (architect, conservator, eigenaar...) ook verschillende motieven kunnen hebben.

Zoals al eerder gezegd, vindt bemonstering plaats in een aantal stappen. Deze zijn:

-	vaststellen van de doelstellingen,
-	visuele analyse van de situatie en de constructie (materialen, bouwfasen),
-	keuze van de wijze van bemonsteren,
-	keuze van de analyse methode(n) en tenslotte
-	het bemonsteren.

185 Hughes 2000.

186 De Witte 1998.

[p. 180]

Hierna wordt nader ingegaan op de verschillende stappen.

Vaststellen van de doelstellingen

Een mortelonderzoek kan twee verschillende hoofddoelstellingen hebben:

-	de combinatie van de analyse van aantasting (schade) en het komen tot een verantwoorde wijze van instandhouding of reparatie (bijvoorbeeld het vinden van een compatibele reparatiemortel),^187
-	documentatie, als een vooral archeologische studie naar mortelsamenstelling vanuit historische, culturele en technologische achtergronden.

In beide benaderingswijzen kunnen de mortels worden bestudeerd met technieken die kunnen variëren van een visuele analyse met het blote oog tot geavanceerde laboratoriumanalyses, bijvoorbeeld met behulp van Raster Elektronen Microscopie. Hierbij verandert de schaal waarop wordt gewerkt van meters [m] naar micrometers [µm].

Als achtergrond wordt verder ook verwezen naar het artikel Mortar characterisation, from values to compatibility,¹⁸⁸ waar vanuit restauratiefilosofische achtergrond op de wijze van bemonsteren en analysetechnieken wordt ingegaan.

187 Van Hees 2000.

188 Van Balen 2001.

Visuele analyse van de situatie en de constructie

Kennis omtrent het gebouw, de constructie en de situatie is een van de belangrijkste randvoorwaarden voor een succesvolle bemonstering en een succesvolle analyse van eventuele problemen.

Tabel 10
Vergelijking van de beide hoofddoelstellingen van mortelanalyse
Doel bemonsteren	Gezochte informatie
Schadeanalyse, conservering, restauratie	Vochtgehalte, zoutgehalte, bindmiddeltype, bindmiddel toeslag verhouding, hardheid, duurzaamheid, vorstbestandheid, druksterkte, porositeit, permeabiliteit
Documentatie, archeologische achtergronden, productietechnologie	Textuur, structuur, bindmiddeltype, elementen en spoorelementen

[p. 181]

Figuur 38
REM opname van de naaldvormige kristallen. Het blijkt (RMA) om thaumasiet te gaan © TNO Bouw

De eerste analyse die moet worden uitgevoerd is een visuele inspectie van het gehele gebouw; pas daarna kan de mortel centraal staan. Zo is het van belang om inzicht te hebben in mogelijke verschillende bouwfasen. Dit kan helpen bij het vaststellen welke materialen relevant zijn voor nader onderzoek en bemonstering.¹⁸⁹ Dit is vooral belangrijk in het geval dat variatie in historische materialen en hun ontwikkeling in de loop van de tijd centraal staan. Ook een grondig archiefonderzoek gericht op de bouw en bouwfasen is dan onontbeerlijk.

Ook de schadeanalyse is gebaat bij een zo duidelijk begrip vooraf van de materialen die worden bemonsterd: uit welke bouwfase zijn ze, gaat het om oorspronkelijk materiaal of om latere ingrepen en herstellingen enzovoort. Bij schadeanalyse is het verder van belang dat vanuit de visuele inspectie de voornaamste en meest relevante schadetypen worden vastgesteld en dat vervolgens het onderzoek en de bemonstering daarop wordt geconcentreerd.

De mortels kunnen worden geïnspecteerd na de algemene visuele analyse van het hele gebouw. Bij de visuele inspectie van de mortels kan al het een en ander duidelijk worden nog voor een bemonstering wordt uitgevoerd, zoals:

-	vorm van voegen,
-	kleur van de mortel (liefst aan een vers breukvlak),
-	textuur,
-	aanwezigheid van bepaalde (bijvoorbeeld grove of gekleurde) toeslagmaterialen.

Bij de visuele inspectie en bij de daarop volgende bemonstering verdient het aanbeveling een aantal voorzieningen en instrumenten paraat te hebben. Daarbij is het ver-

189 Jedrzejewska 1981 en Baronio 1991.

[p. 182]

standig te werken met een standaard opnameformulier, waarin gegevens van het gebouw en de monsters worden opgenomen.

Bij de instrumenten gaat het om:

-	fototoestel en verrekijker,
-	flesje water, pipet en Karstenbuis,
-	rolmaat,
-	priem,
-	voeghardheidsmeter,
-	kleine hoeveelheid zoutzuur (HCl).

En voor eventuele bemonstering:

-	hamer en beitel,
-	hamerboormachine,
-	kernboormachine,
-	testset met zoutindicatoren,
-	plastic zakjes of potjes met een hoge waterdampdiffusieweerstand,
-	watervaste viltstift, krijtjes.

De visuele analyse vormt de basis voor een hypothese omtrent schademechanismen en (verschillen in) materiaalsamenstelling. Als zodanig vormt het de basis voor het opstellen van een bemonsteringsplan.

De hypothesen die werden opgesteld bij de visuele inspectie, moeten worden getoetst met een nader onderzoek. Dat onderzoek en de daarvoor benodigde analyseapparatuur bepalen op hun beurt het type monster en de minimale hoeveelheid materiaal die nodig is. Daarmee vormt de gekozen analysetechniek een belangrijke randvoorwaarde bij het bemonsteren.

In tabel 11 wordt een aantal analysetechnieken genoemd, samen met het gebied waarvoor ze kunnen worden gebruikt (de vraag die ermee kan worden beantwoord) en de minimum hoeveelheid monstermateriaal. In Mörtel und Steinergänzungsstoffe in der Denkmalpflege¹⁹⁰ is aangegeven dat de hoeveelheid monstermateriaal groter moet zijn, naarmate de toeslagkorrels groter zijn.

190 Knöfel 1993.

[p. 183]

Tabel 11
Analysetechnieken met gebruiksdoel en benodigde minimumhoeveelheden
Vraagstelling	Analysemethode	Minimum hoeveelheid
Uiterlijk, structuur, textuur, kleur	Visuele, blote oog	Niet van toepassing (in situ waarneming)
Bindmiddel-toeslag verhouding	Oplossen in zuur	~ 100 g (niet samenhangend)
	Slijpplaatjes (optische microscopie)	~ 100 g (samenhangend)
Korrelgrootteverdeling en kleur toeslag	Oplossen in zuur en zeven (eventueel slijpplaatjes)	~ 100 g (niet samenhangend)
Mineralogie / samenstelling toeslag en additieven	Slijpplaatje	~ 10 g (samenhangend)
	XRD	~ 2-5 g (poeder)
	REM / RMA	~ 2-5 g (samenhangend)
Mineralogie bindmiddel	Slijpplaatje	~ 10 g (samenhangend)
	XRD	~ 2-5 g (poeder)
	REM / RMA	~ 2-5 g (samenhangend)
Microstructuur bindmiddel	REM / RMA	~ 2-5 g (samenhangend)
Organische materialen	IR spectroscopie	1 g (poeder)
Concentratie elementen en spoorelementen	AAS	5 g (poeder)
Anion / kation concentratie	Ion chromatografie	1 g (poeder)
Zoutgehalte
Zoutgehalte (indicatie)	Hygroscopisch gedrag	~ 10 g (poeder)
Vochtgehalte	Gravimetrisch	~ 10 g (poeder)
		~ 10 g (samenhangend)
Permeabiliteit
Elasticiteit, hechting mortel
Druksterkte		Boorkern (diameter minimaal 60 mm)
Duurzaamheid	Voeghardheid	Niet van toepassing (in situwaarneming)
	Vriesproef	Boorkernen stenen met tussenliggende voeg (diameter 50 à 60 mm)

Het is erg belangrijk dat details van de bemonstering, zoals de locatie van de monsters, de staat van conservering (en samenhang) en eventueel het type schade en het doel van het bemonsteren goed worden vastgelegd. Het maken van schetsen en foto's voor en na het bemonsteren wordt aanbevolen.

[p. 184]

Bij het bemonsteren van historische gebouwen zal er zeker geen sprake zijn van een aselecte steekproef, waardoor een statische benadering eigenlijk niet van toepassing kan zijn. Bemonstering zal in het algemeen juist zeer gericht plaatsvinden teneinde specifieke problemen of schadefenomenen, die op basis van de visuele inspectie als relevant voor de instandhouding worden beschouwd, grondig te kunnen analyseren. Het belang van de visuele inspectie, eventueel met ondersteuning van instrumenten als MDDS (het Masonry Damage Diagnostic System)¹⁹¹ kan dan ook niet genoeg benadrukt worden.

Vaak zal de laboratoriumanalyse niet worden uitgevoerd door degene die de monsters neemt. Het verdient wel sterke aanbeveling dat de persoon die de monsters neemt goed op de hoogte is van de mogelijkheden en beperkingen van de voorziene analysetechniek. Om een bemonstering en daaropvolgende analyse tot een goed einde te brengen zijn ervaren medewerkers nodig. Onervaren medewerkers dienen daarom een gedegen opleiding van ervaren collega's te krijgen.

Bij het bemonsteren dienen de veiligheid en gezondheid van de monsternemer goed in acht te worden genomen door:

-	veilige steigers en klimmaterieel,
-	gebruik van de geëigende persoonlijke bescherming, zoals gehoor- en gezichtsbescherming, een stofmasker, veiligheidslijnen, helm, veiligheidsschoeisel en zo voort,
-	in elk geval nooit ondoordachte zaken op grote hoogte uitvoeren.

191 Van Balen 1999.

Conclusies

Ondanks de groeiende beschikbaarheid van instrumenten en technieken voor nietdestructief onderzoek, vormt het bemonsteren vooralsnog een essentieel onderdeel van de analyse van historische gebouwen. Het doel van de bemonstering kan variëren van schadeanalyse tot documentatie en archeologische beschrijving. De doelstellingen van het onderzoek en daarvan afgeleid het doel van de bemonstering dienen van tevoren grondig te worden bepaald. De visuele inspectie en analyse vooraf alsmede overleg met andere betrokkenen (met name de restauratiearchitect en gebouweigenaar) vormen de conditio sine qua non voor een verantwoorde doelgerichte bemonsteringscampagne.

[p. 185]

1.3 Petrografisch onderzoek

Het petrografisch onderzoek is een klassieke onderzoeksmethode uit de geologie, waarbij circa twintig tot dertig micrometer dikke gesteentepreparaten met gebruikmaking van een polarisatiemicroscoop worden bestudeerd in doorvallend wit gepolariseerd licht. Vanwege hun geringe dikte worden de preparaten dunne doorsneden genoemd, of slijpplaatjes, omdat zij met een slijpproces worden vervaardigd. Bij circa twintig tot dertig micrometer dikte zijn de meeste componenten doorzichtig en kunnen hierdoor worden gedetermineerd. Aldus wordt de mineralogische samenstelling van gesteenten bepaald en kan hun interne structuur, ofwel textuur, worden vastgesteld. Op basis van deze gegevens kan een gesteente worden gedetermineerd.

Een dunne doorsnede wordt als volgt vervaardigd. Van het gesteentemonster wordt een representatief blokje steen afgezaagd, waarvan één van de vlakken een afmeting heeft van 40 × 25 mm. Na droging bij 60°C wordt dit monstertje onder vacuum geïmpregneerd met een heldere epoxyhars, waaraan een groen fluorescerend pigment is toegevoegd. De impregnatie heeft twee doelen. De interne consistentie van het monster wordt ermee verhoogd, zodat het mogelijk wordt het monster te slijpen. De open structuren (barsten, poriën) vullen zich met de fluorescerende hars, waardoor ze goed zichtbaar zullen zijn bij het fluorescentie-onderzoek.

Eén vlak wordt op een glazen plaat met slijppoeders en water vlak geslepen. Na droging wordt dit vlak met een epoxyhars (vroeger met canadabalsem) op een objectglaasje gemonteerd. Wanneer de hars is uitgehard wordt zoveel mogelijk gesteente weggezaagd, parallel aan het objectglaasje. Dan vangt het slijpproces aan. Met steeds fijner wordende slijppoeders op een glazen plaat wordt het preparaat op zijn vereiste dikte van circa twintig tot dertig micrometer gebracht (zie figuur 34). Vervolgens wordt het preparaat met een dun glazen plaatje en met epoxyhars afgedekt. Het slijpplaatje is nu gereed voor het petrografisch onderzoek. Tegenwoordig wordt dit proces uiteraard zoveel mogelijk machinaal uitgevoerd.

Deze techniek kan ook worden toegepast op andere materialen dan natuursteen, waaronder mortels en baksteen. Het petrografisch onderzoek aan kalkmortels wordt uitgevoerd aan ongestoorde monsters, die veelal met gebruikmaking van een holle diamantboor uit een object werden gehaald.

Het petrografisch onderzoek wordt uitgevoerd in doorvallend wit gepolariseerd licht. Zodoende zijn de componenten van de mortel te determineren en is de verhouding tussen de hoeveelheid bindmiddel en toeslagzand (of ander verschralingsmiddel)

[p. 186]

vast te stellen. Ook degradatie- en rekristallisatieverschijnselen van de mortel zijn op deze manier te onderzoeken. Uit de boorkernen worden daartoe deelmonstertjes geselecteerd, die vervolgens met een diamantzaag uit de kernen worden gezaagd.

Het onderzoek wint aan informatiegehalte wanneer het contactvlak van de mortel met de baksteen, of natuursteen, in het deelmonster aanwezig is. Hierdoor is informatie te verkrijgen over het soort (bak)steen en over het contact tussen mortel en steen. Wanneer voegmortels petrografisch worden onderzocht, stellen we daarom als eis, dat het contactvlak tussen steen en metselmortel in het preparaat aanwezig is.

Na onderzoek in wit licht, worden de preparaten onderzocht in doorvallend violet licht met een golflengte van 310 nm. Daarbij is in de lichtweg een sperfilter opgenomen als compensator voor het verstrooide violette licht. Het microscoopbeeld is dan vrijwel zwart, want alleen de open structuren zijn nu zichtbaar als groen fluorescerende fenomenen. Ook de microporositeit, resulterend in capillaire eigenschappen van de mortel, is dan zichtbaar, als een diffuus fluorescerend fenomeen. Slechts de aanwezigheid van capillaire poriën kan hiermee worden aangetoond. De grootte van de poriën kan echter niet met deze optische methode worden bepaald. Daarvoor zijn andere technieken beschikbaar, bijvoorbeeld kwikporosimetrie, waarbij de microporiën met kwik worden gevuld of stikstofporosimetrie. Wel goed zichtbaar zijn de grote poriën, ofwel de macroporiën. Dit zijn poriën die niet bijdragen aan het capillair transport van water door mortel. Doordat open structuren bijvoorbeeld ook kunnen ontstaan ten gevolge van uitloging van het bindmiddel, zijn tevens degradatieverschijnselen duidelijk te diagnosticeren.

Het petrografisch onderzoek in combinatie met het fluorescentieonderzoek aan kalkmortels is derhalve een onderzoekstechniek aan samenhangend materiaal, waarbij de samenstelling van de mortel kan worden bepaald en gegevens kunnen worden vergaard over de open structuren, al dan niet van secundaire oorsprong in de vorm van degradatieverschijnselen. Deze techniek wordt toegepast bij het inventariseren en beschrijven van historische mortels.

PFM onderzoek aan historische mortels

In geval van historische mortels kan bovendien met het petrografisch onderzoek worden bepaald welke soort kalk is gebruikt: hydraulische steenkalk of niet hydraulische luchtkalk. In hydraulische kalk zijn vaak nog relicten aanwezig van hydrauli-

[p. 187]

sche mineralen die niet met water hebben gereageerd en hierdoor niet zijn verteerd door de reactie. Bovendien zijn vaak kalkklontjes aanwezig die niet goed gemengd zijn met zand. Deze klontjes zijn vaak het gevolg van het droog blussen van kalk, waarbij nat zand aan de ongebluste kalk werd toegevoegd.

Naast relicten van hydraulische mineralen worden in geval van trashoudende kalkmortels ook relicten aangetroffen van trasdeeltjes, die niet door puzzolane reacties met de vrije kalk en water zijn verteerd. Deze relicten betreffen fijne deeltjes van vulkanische tuf, de grondstof van tras. In deze deeltjes zijn dan ook kenmerkende vulkanische mineralen aanwezig.

Historische kalkmortels kennen vaak verouderingsverschijnselen, zoals plaatselijk uitgespoeld bindmiddel door watertransport door de mortel. Ook zijn vaak mineralogische bewijzen voor het zelfhelende karakter van kalkmortels aanwezig in de vorm van gerekristalliseerde kalkbanen, veelal bestaande uit kristallen van calciumcarbonaat (‘Kr’ in figuur 19 en figuur 41).

In geval van zoutbelaste mortels kunnen soms in open poriën nog kristallen aanwezig zijn van bouwschadelijke zouten. Hierbij moet men wel bedenken dat de bouwschadelijke zouten wateroplosbaar zijn en dat bij het slijpproces tijdens de vervaardiging van de dunne doorsneden water wordt gebruikt. Wanneer de bouwschadelijke zouten een onderwerp van studie zijn, moeten de dunne doorsneden voor het behoud van de zouten vervaardigd worden met olie in plaats van met water.

Aanvullend onderzoek aan historische mortels

Fenomenen op submicroscopische schaal (te klein voor optische microscopie) zijn echter niet met boven omschreven technieken te onderzoeken. Dan is aanvullend elektronenmicroscopisch onderzoek en eventueel specifiek mineralogisch onderzoek noodzakelijk, uiteraard afhankelijk van de doelstelling van het onderzoek.

Een voorbeeld van specifiek mineralogisch onderzoek is het PFM onderzoek aan baksteen. Het petrografisch onderzoek aan bakstenen richt zich hoofdzakelijk op de porositeit van de stenen. De componenten kunnen weliswaar worden gedetermineerd, maar deze gegevens zijn louter interessant voor bouwhistorisch onderzoek, in verband met de toepassing van lokaal gewonnen klei en zand. De bakstenen die gebruikt worden voor restauratie hoeven immers niet volgens oude receptuur te worden gebakken, maar zij moeten wel - in verband met de vereiste compatibiliteit - een met de historische bakstenen overeenkomstige poriestructuur bezitten.

[p. 188]

Ten behoeve van de keuze van bakstenen voor inboetwerk in historisch metselwerk moet vastgesteld worden welke soort porositeit in de historische steen bepalend is. Inboeten met klinkers in een in zacht gebakken rode steen uitgevoerd metselwerk is strijdig met het principe van de compatibiliteit en leidt tot een niet duurzaam herstel. Met PFM onderzoek aan de historische bakstenen zijn dergelijke foutieve materiaalkeuzen te vermijden.

Een van de belangrijke eigenschappen van (bak)steen met betrekking tot de compatibiliteit is de vrijwillige wateropname. De snelheid waarmee de (bak)steen water opneemt is afhankelijk van de zuigkracht van de steen en de waterretentie van de mortel.

De zuigkracht van de steen wordt bepaald door de poriënverdeling en de porositeit. De eerste bepaalt de kracht van de zuiging (de capillaire potentiaal). In het algemeen leiden smallere poriën tot een grotere zuigkracht dan brede poriën. De totale porositeit is bepalend voor de totale hoeveelheid water die via zuiging kan worden geborgen en zo aan de mortel kan worden onttrokken. Traditioneel werd de kwaliteit van de (bak)steen getest door het klinken van de baksteen. De toonhoogte van het geluid wordt bepaald door de porositeit en de hardheid en hangt daardoor samen met de baktemperatuur, die op zijn beurt de kans op de aanwezigheid van fijne poriën bepaalt. Een ervaren metselaar kan dus uit het klinken van stenen informatie vergaren over de aard ervan.

Het opzuigen van water uit de mortel kan uiteraard ook worden verminderd door de baksteen op voorhand te bevochtigen, een praktijk die sinds lang wordt gebezigd.

Wetenschappelijke analytische technieken stellen ons in staat de kwaliteit van de (bak)steen met meer nauwkeurigheid en meetbaar te bepalen. Het bepalen van het Hallergetal (dat overeenkomt met de hoeveelheid water die een steen per vierkante decimeter in één minuut opzuigt) kan daarbij helpen. Dit is een relevante en makkelijk te bepalen grootheid. De laatste jaren wordt ook meer PFM-onderzoek gedaan omdat deze techniek ons in staat stelt de poriënverdeling en de porositeit rechtstreeks te bepalen. Deze techniek kan betrouwbare cijfers met betrekking tot de porositeit leveren binnen de grenzen die worden gesteld door de maximale vergroting die kan worden bereikt.

Naast de hiervoor beschreven microscopische methoden ter bepaling van de mortelsamenstelling staan ook nog de traditionele onderzoeksmethoden ter beschikking (zie § 1.4). De meeste historische mortels hebben kalk (portlandiet) als bindmiddel en soms bevatten ze toevoegingen van bijvoorbeeld tras. Een probleem dat daarbij kan spelen is dat met de traditionele (fysisch)-chemische analysemethode geen goed

[p. 189]

onderscheid is te maken tussen kalk uit het bindmiddel en kalk uit de toeslag. In dergelijke mortels is vaak meer dan één soort toeslagmateriaal gebruikt. Ervaring met PFM-onderzoek leert dat de toeslag in veel gevallen bestaat uit een mengsel van kwartszand (lost niet op in zuur) en fragmenten kalksteen, schelpen of fossielen. Soms bestaat zelfs een aanzienlijk aandeel van de toeslag uit kalksteenfragmenten. Met name in dergelijke gevallen is de bepaling van de samenstelling met behulp van de traditionele methode uiteraard onbetrouwbaar.

Een analyse met een optische microscoop, gebaseerd op bijvoorbeeld het uitvoeren van point-counting¹⁹² van geïmpregneerde dunslijppreparaten, is een zeer geschikte methode om de samenstelling en karakteristieken van een historische mortel vast te stellen.

Die methode is in principe onafhankelijk van type en samenstelling van zowel toeslag als bindmiddel. Naast de kwantitatieve bepaling van de mortelsamenstelling, is een groot voordeel dat deze techniek het ook mogelijk maakt soort en omvang van de samenstellende delen te bepalen en het vaak daarnaast ook nog mogelijk is om de oorzaken van aantasting van de mortel vast te stellen. In het geval van de traditionele (fysisch)-chemische analyse kan eigenlijk nauwelijks rekening worden gehouden met de effecten van in de loop der jaren opgetreden aantasting. De aantasting wordt niet zichtbaar gemaakt, maar ook de effecten van de aantasting op bijvoorbeeld de bindmiddel-toeslagverhouding komen niet aan het licht.¹⁹³

192 Het gehalte aan de belangrijkste, mineralogische bestanddelen van het te onderzoeken toeslagmateriaal moet kwantitatief worden vastgesteld met behulp van een point-counting systeem dat gekoppeld dient te worden aan de microscoop. Bij deze techniek wordt het slijpplaatje van het te onderzoeken materiaal eerst gemonteerd op een speciale tafel die de mogelijkheid heeft tot kruiselingse beweging en waarbij een constant raster gegarandeerd is. De tafel is gekoppeld aan een elektronische teltoets. Op de teltoets is een aantal kanalen of toetsen die kunnen worden gebruikt om de te kwantificeren componenten in het slijpplaatje te vertegenwoordigen. Bij het indrukken van de teltoets wordt het preparaat automatisch over een bepaalde afstand verschoven langs een vastgelegd traject. Bij elke beweging identificeert de laborant het object in het centrum van het kruisdraad van de microscoop en drukt hij op een toets of kanaal die overeenstemt met het waargenomen object. Deze procedure wordt herhaald tot het eind van het traject, tot uiteindelijk het gehele preparaat is geanalyseerd. Het totaal aantal punten dat geteld is over het gehele preparaat en dat voor de afzonderlijke bestanddelen wordt tegelijker - tijd geregistreerd. Deze worden uitgedrukt in volumepercentages. De telling dient uitgevoerd te worden bij een honderdvoudige vergroting.
Indien de kruisdraad zich precies op de grens van een korrel met de hars bevindt, dan wordt dat punt als toeslag geteld bij het ingaan van de korrel en als hars bij het uitgaan van de korrel.
Aangezien een groot aantal punten in de korrels geteld moet worden, moet het raster (het regelmatige rooster) dusdanig gekozen worden dat het gehele oppervlak van het preparaat onderzocht wordt. Voor een gebruikelijke slijpplaatje van ongeveer 50 mm × 30 mm wordt een raster van 0,5 × 0,5 mm gehanteerd.

193 Larbi 2000.

[p. 190]

1.4 Chemisch en fysisch onderzoek

Natchemisch onderzoek

Traditionele onderzoeksmethodes zijn natchemische analyse (bepalen oplosbare ionen), de bepaling van de korrelgrootteverdeling van het zand, het bepalen van de open porositeit van de mortel door wateropname onder vacuum en het bepalen van de druksterkte (indien de grootte van de monsters dat toelaten). Deze technieken worden veelal aangevuld met chemisch analytische technieken zoals Atomaire Absorptie Spectrometrie (AAS) en Atomaire Emissie Spectrometrie (AES) (zie figuur 25 rechts).

Voor een (nat)-chemische analyse wordt het mortelmonster verbrijzeld, waarna een zuur wordt toegevoegd om het bindmiddel op te lossen. In de literatuur worden verschillende chemische analysemethoden voor kalkmortels gevonden, maar deze zullen hier niet allemaal besproken worden.¹⁹⁴ Al deze analysemethoden bestaan fundamenteel uit het oplossen van het bindmiddel en bepaling van de verschillende oxiden in het filtraat. Er wordt hierbij verondersteld dat alleen het bindmiddel oplost. Daarom moet op voorhand nagegaan worden of er eventueel oplosbare componenten in de aggregaatfractie zitten, zoals bijvoorbeeld gemalen kalksteen. De verschillen tussen de methoden betreffen onder andere de concentratie van het zuur, het type zuur en de gebruikte analysemethoden. Hier zal als voorbeeld de analysemethode besproken worden, zoals die door Callebaut c.s. is voorgesteld.¹⁹⁵ Dit voorstel is op basis van een uitgebreid literatuuronderzoek en vergelijking van verschillende bestaande analysemethoden opgesteld. De onoplosbare aggregaatfractie blijft achter na filtratie op het filterpapier en geeft een idee over de hoeveelheid onoplosbaar aggregaat (IR in figuur 39). Het type aggregaat kan bepaald worden met een mineralogische analyse op dit onoplosbaar residu, bijvoorbeeld met XRD. Om het kalkbindmiddel te karakteriseren wordt meestal zoutzuur (HCl) gebruikt om de mortel op te lossen. Alle calciet in het bindmiddel lost hierbij op (maar ook het oplosbare deel van het aggregaat) en met behulp van verschillende analysetechnieken zoals AAS, AES en ICP-MS kan de hoeveelheid verschillende oxiden (CaO, MgO, Al₂O₃,...) berekend worden. Er bestaat nog geen genormaliseerd zuur (concentratie en soort zuur) om kalkmortels chemisch te analyseren. Verschillende laboratoria gebruiken verschillende zuren, waarbij een ge-

194 Jedrzejewska 1960, Jedrzejewska 1967, Cliver 1974, Dupas 1981 en Knöfel 1993.

195 Callebaut 1999.

[p. 191]

bruikelijke samenstelling bestaat uit één deel geconcentreerd zoutzuur en negen delen gedistilleerd water. Met dit zuur zal het inerte aggregaat niet opgelost worden en kan men dus het bindmiddel karakteriseren. Het gehalte aan verschillende oxiden (CaO, MgO, Al₂O₃, Fe₂O₃) in het bindmiddel wordt in deze studie bepaald met behulp van AAS (figuur 39). Analyse van het CO₂-gehalte in de mortel (met onder andere volumetrie en thermogravimetrie) geeft een idee over de hoeveelheid carbonaten die aanwezig is in de mortel. Bij deze chemische analyse moet wel verdisconteerd worden dat oplosbare aggregaten ook opgelost worden, zodat op voorhand, bijvoorbeeld met petrografie, nagegaan moet worden of er veel kalksteen of andere carbonaten in de aggregaatfractie aanwezig is. Het gehalte aan carbonaten wordt doorgaans bepaald met behulp van volumetrie van het geproduceerde CO₂ (figuur 40). De hoeveelheid oplosbaar SiO₂ geeft een idee over de hydrauliciteit van de kalkmortel. Met zoutzuur zullen de hydraulische silicaten oplossen en de hoeveelheid SiO₂ kan geanalyseerd worden in het filtraat. Aan de hand van deze analyse kan de hydrauliciteitsindex (H.I.) zoals destijds bepaald door Vicat¹⁹⁶ worden berekend. Deze index is de verhouding van de oplosbare zuren tot de alkalische bestanddelen. In 1966 definieerde Boynton¹⁹⁷ de cementation index (C.I), die een correctie op voorgaande term is:

Mortels kunnen zodoende in verschillende hydrauliciteitsklassen worden onderverdeeld, van niet-hydraulisch (C.I. < 0,3) over zwak hydraulisch (0,3 < C.I. < 0,5) en gematigd hydraulisch (0,5 < C.I. < 0,7) tot sterk hydraulisch (0,7 < C.I. < 1,1).

Bij de chemische analyse kan ook de hoeveelheid oplosbare ionen in water bepaald worden. Deze geven een idee over de hoeveelheid secundaire zouten die gevormd zijn in de kalkmortel. Het monster wordt hierbij verbrijzeld en gedistilleerd water wordt toegevoegd. De hoeveelheid oplosbare ionen (vooral K⁺, Na⁺, Cl^-, SO₄^2-) in het filtraat geeft weer hoeveel secundaire chloriden of sulfaten er gevormd zijn. In de studie van Callebaut en de zijnen wordt spectrofotometrie gebruikt om de hoeveelheid oplosbare ionen te bepalen.

Een alternatieve wijze om de aanwezigheid van zouten te bepalen is het meten van de elektrische geleidbaarheid van oplossingen van het materiaal. Dit geeft echter geen informatie over de aard van de zouten. Het is vooral een nuttige (snelle

196 Vicat 1837.

197 Boynton 1966.

[p. 192]

Figuur 39
Chemische analyse van historische kalkmortels (grav. Gravimetrie, AAS = Atomaire Absorptie Spectrometrie, Sfm = Spectrofotometrie). IR = onoplosbaar residu. Bron: Callebaut 1999.

Figuur 40
Chemische analyse van historische kalkmortels, bijkomende analyses (grav. = gravimetrie, AES = Atomaire Emissie Spectrometrie). LOI = massaverlies bij 1050°C. Bron: Callebaut 1999.

en goedkope) methode om een eerste indicatie te verkrijgen.¹⁹⁸ Een andere goedkope en snelle methode die hiervoor wordt gebruikt is de bepaling van de hygroscopische vochtopname.¹⁹⁹

De karakterisering van kalkmortels mag echter nooit alléén gebeuren op basis van de hierboven beschreven chemische analyse. Resultaten van de verschillende

198 Bij deze methode wordt 5,00 g fijngestampte mortel opgelost in 50 cc gedestilleerd water. Met een eenvoudig apparaatje kan hiervan vervolgens de (elektrische) geleiding van het water (in µS/cm) worden bepaald. Dit maakt het mogelijk om snel een eerste indicatie van de zoutbelasting te verkrijgen, want het zijn immers vrije ionen als K⁺, Na⁺, Cl^-, SO₄^2-, die de geleiding van water bepalen.

199 Het verpoederde monster wordt eerst gedroogd, gewogen en vervolgens geconditioneerd bij een bepaalde relatieve luchtvochtigheid en opnieuw gewogen. De gewichtstoename is een indicatie van de hoeveelheid aanwezige (hygroscopische) zouten. Zie NEN 2778 - Vochtwering in gebouwen. Bepalingsmethoden, Nederlands Normalisatie Instituut (1991).

[p. 193]

analysemethoden (petrografie, chemische analyse, XRD enzovoort) moeten samen worden bekeken om tot een volledige en correcte interpretatie van de historische mortel te komen. De aanwezigheid van kalksteen in de aggregaatfractie zal bijvoorbeeld niet aangetoond kunnen worden met een chemische analyse, aangezien de kalksteenaggregaten eveneens oplossen met zoutzuur. Alleen met een aanvullende analyse, zoals petrografie, kan worden bepaald of er eventueel kalksteen

Figuur 41
Detailfoto (PFM) (afmetingen 1,4 × 0,9 mm) van de schade (scheurtjes en naaldvormige kristallen, die scheurtjes vullen); opname met doorvallend licht. © TNO Bouw

in de aggregaatfractie zit. Individuele minerale componenten, zoals secundair ettringiet, worden ook niet ontdekt wanneer alleen een chemische analyse wordt uitgevoerd. Bij de bepaling van de oplosbare ionen in water zal dan wel een verhoogde hoeveelheid sulfaat aangetoond worden, maar het type sulfaat kan niet bepaald worden. Met bijvoorbeeld XRD kan het type sulfaat wel gekarakteriseerd worden.²⁰⁰

200 Boynton 1966, Callebaut 1999, Callebaut 2000 III, Jedrzejewska 1960, Jedrzejewska 1967, Cliver 1974, Dupas 1981 en Knöfel 1993.

2 Ethische en esthetische aspecten (te stellen eisen)

In het eerste hoofdstuk is al het nodige aangegeven over de ethische aspecten van het restaureren in het algemeen en van het gebruik van kalk daarbij in het bijzonder. In het kader van de toepassing van kalk in de praktijk wordt hier dieper op dit thema ingegaan. Uiteindelijk is de conservator er niet alleen verantwoordelijk voor dat de te stellen eisen door het verrichten van wetenschappelijk onderzoek en het documenteren nader worden bepaald, hij zal ze ook in ethisch opzicht moeten wegen en heeft tot taak ze in de praktijk toe te (laten) passen.

Om de juiste mortelsamenstelling te bepalen, zal men een aantal stappen moeten doorlopen. We beginnen met het vaststellen van de waarden van het object, van de authenticiteit. Vervolgens bepaalt de ethiek, welke (conceptuele) eisen er aan een mortel gesteld moeten worden. Functionele en technische eisen bepalen vervolgens het ontwerp van de mortelreceptuur. Dit denkschema²⁰¹ is in beeld gebracht in figuur 42.

201 Van Balen 2003.

[p. 194]

Figuur 42
Schema dat het te volgen pad bij het ontwerpen van een mortelrecept aangeeft.

Het is zeker mogelijk om in Nederland en België eeuwenoud voegwerk te vinden. Toch geldt voor het merendeel van de oudere gevels dat het voegwerk in de loop van de tijd één of meer keren is vervangen. Zo is vaak verloren gegaan, wat voor ons een kostbaar document van het verleden had kunnen zijn.

De voegen zijn vaak de eerste onderdelen van het gevelmetselwerk die aan vernieuwing toe zijn. In het kader van het onderhoud ontkomt men daar niet altijd aan, omdat voegen in een aan regen en wind blootgesteld deel van de gevel in een redelijke staat moeten verkeren in verband met de waterdichtheid van het metselwerk. Als basisprincipe moet weliswaar gelden dat het overgeleverde, historische materiaal behouden moet blijven,²⁰² als een slechte staat van de voegen zal uitmonden in

202 Voegen vervangen we in principe dus alleen daar waar - en voor zover als - deze zijn aangetast en deze aantasting ernstig nadelig is (technisch of esthetisch). Aan de waterdichtheid van een voeg moet daarbij ook niet overdreven veel waarde worden toegekend. Het is niet zo dat een voeg met een dikte van ongeveer een centimeter een gevel waterdicht kan maken, als die niet vol en zat gemetseld is. Als een gevel wel vol en zat gemetseld is, is de bijdrage van de voeg aan de waterdichtheid ervan marginaal. Herstel van voegen kan dus aan de waterdichtheid bijdragen, maar is zeker niet het wondermiddel waarvoor velen het houden.

[p. 195]

verdere gevolgschade aan de gevel, dan zal men het oude voegwerk moeten vervangen teneinde de rest van de gevel te kunnen behouden.

2.1 Ethische noties uit de praktijkervaring²⁰³

Het is niet altijd noodzakelijk om het doorstrijkwerk of voegwerk te vervangen en nog minder vaak om álles te vervangen. Een nauwkeurig technisch onderzoek zal tonen welke delen kunnen worden behouden. Maar als maar een deel van het voegwerk wordt vervangen, komt daaruit vaak een esthetisch probleem voort. Er moet immers worden vermeden, dat een zogenaamd patchwork effect ofwel een vlekkerig beeld ontstaat.

Vaak springen de nieuwe voegen, in een wat andere kleur dan de oude, duidelijk naar voren, het verschil met de rest van de muur onderstrepend. In sommige gevallen is de hinder ten gevolge van dit kleurverschil beperkt. Zeker wanneer de nieuwe voegmortel een materiaalsamenstelling heeft die gelijkt op die van het bestaande werk is dat verschil maar voor een beperkte tijd in het oog lopend. Na een paar jaar zijn ook de nieuwe voegen zo verkleurd, dat ze nauwelijks opvallen. Aan de andere kant zijn er ook tal van situaties waarin deze opvallende reparaties het architectonische beeld verstoren, soms ook langdurig. Dit patchwork is geen bedoeld, of gezocht effect en er is niets op tegen om het te voorkomen. Dat kan door de reparaties qua kleur aan te passen aan de omringende, reeds verouderde voegen. Beter nog is het - zoals hiervoor reeds is betoogd - de voegen naderhand (op reversibelewijze) bij te kleuren.

Het kleurprobleem speelt echter veelal ook, wanneer er helemaal geen sprake is van partieel herstel, maar alle voegen worden vervangen. De baksteen is dan immers vaak nog wel vergrijsd en gepatineerd. Voegen in een verse kleur detoneren binnen dat geheel en vragen onbedoelde aandacht. Door een meer getemperde, vergrijsde kleur voor de voegen te kiezen krijgt men een situatie die meer in evenwicht is en waarbij het metselwerk een harmonieuzer uiterlijk heeft.

In het geval dat een gehele gevel (pand) wordt hervoegd, zou men er naar moeten streven om een kleine oppervlakte van oud doorstrijk- of voegwerk als document te behouden.²⁰⁴ Uiteraard kiest men daarvoor het best bewaarde deel, op een wat beschutte locatie, waar het materiaal niet veel te lijden heeft van weer en

203 Het merendeel van deze voorbeelden is ontleend aan bijdragen van S. Naldini en R.P.J. van Hees aan Van Hees s.a.

204 Dit is onder andere gebeurd bij het herstel van het voegwerk van de kerk op het terrein van de Penitentiaire Inrichting De Boschpoort (de ‘koepel’) in Breda; v.m. L.J.A.R. van der Klugt, 2002.

[p. 196]

Figuur 43
Links: Het effect van te witte en te geprononceerde voegen in een historische gevel. Rechts: Te groot contrast tussen voegen en baksteen. Rechts is te zien hoe de baksteenhuid inmiddels voor een deel is losgeraakt en daar de kleur van een vers breukvlak in het oog springt. Voor de (esthetische en monumentale) betekenis van het gevelvlak is dit een aanmerkelijk nadeel. © TNO Bouw

wind. Hierbij zou het moeten gaan om oorspronkelijk materiaal ofwel later aangebracht voegwerk van documentair belang.

Voor wat de esthetische benadering van hervoegwerk betreft kan er een parallel worden getrokken met de restauratie van fresco's. Ook daar wordt een poging tot het bereiken van homogeniteit gedaan. Zo worden de zones waar het oorspronkelijk schilderwerk verloren is gegaan zodanig met passende kleuren bewerkt dat ze als restauratiezones herkenbaar zijn, zonder het algemene beeld te storen. Zou men dit niet doen dan zijn de lacunes opvallende lichtgekleurde vlekken, die alle aandacht trekken. Er wordt niet alleen een niet-harmonieus beeld geschapen, de aandacht wordt ook nog eens afgeleid van waar het werkelijk om gaat: het oude werk.

Helaas zien we bij hervoegwerk in monumenten te vaak, dat deze lijn niet wordt gevolgd. Niet zelden worden ze van te witte en vaak ook nog te brede en geprononceerde restauratievoegen voorzien (figuur 43). Het contrast met de baksteen is zeer groot. De meeste bakstenen zijn in de loop der tijd donkerder geworden. In figuur 43 links is daarvan een voorbeeld gegeven. Te zien is hoe de oranje,

[p. 197]

op lagere temperatuur gebakken stenen, zijn verweerd. Ze hebben materiaal verloren en tonen de kleur van hun binnenkant. Andere bakstenen zijn vrijwel zwart geworden. Het oorspronkelijk chromatisch beeld is daardoor al verloren gegaan, maar dat is vaak wel acceptabel: het hoort bij de natuurlijke veroudering en zou als de rimpels van een grijsaard moeten worden gerespecteerd. De brede witte voegen zijn daarentegen juist geen toonbeeld van respect, maar creëren slechts een erg onrustig beeld. Ware het voor de harmonie van de gevel niet beter geweest als de aangetaste bakstenen waren gerepareerd en gepatineerd en de kleur van de voeg zou zijn aangepast aan de vergrijzing van de rest van de gevel?

Figuur 44
Boormonster uit de Grote Kerk te Vlaardingen. Te zien is dat het baksteenoppervlak donker is geworden. De voeg waardoor het monster is geboord blijkt bij later herstel te zijn aangebracht; de donkere kleur van de voeg is gekozen om de voeg te laten passen bij de rest van het donker vergrijsde geveloppervlak. © TNO Bouw

Er is aangetoond dat sommige schilders, voor het eindeffect van hun werk, op gevolgen van veroudering van de gebruikte kleuren rekenden.²⁰⁵ Ook de witte voegen worden in de loop van de tijd minder fel. Het met de ingreep ontstane contrast met de stenen zal ook in de loop der tijd verminderen. Of de bouwers in het verleden daarmee al rekening hielden is niet zeker. Op de eeuwigheid van het monument is de tijd, dat het door ons gecreëerde contrast aanwezig zal zijn, een peulenschil, zo werd hiervoor al gezegd. Maar aan de andere kant, het kost niet zo veel moeite om de voegkleur wat aan te passen of om de voeg al wat te vergrijzen

205 VV 1988, passim.

[p. 198]

Figuur 45
Grote Kerk te Vlaardingen op een in 1832 gepubliceerde tekening.

en het contrast daarmee te temperen. Waarom zouden we dan alle aandacht opeisen voor onze mooie nieuwe voegen en op die manier afleiden van het monument waaraan wij slechts een bescheiden bijdrage hebben geleverd! Het is een wijze van aanpak die zeker niet zonder precedent is, want in de bouwgeschiedenis zijn er aanwijzingen genoeg dat kleur vanaf de Middeleeuwen aangebracht werd om storende verschillen in een gevel weg te werken.²⁰⁶

Een recent voorbeeld van een dergelijke bescheiden aanpak levert de toren van de Grote Kerk in Vlaardingen. Deze middenachttiende-eeuwse toren, die overigens staat voor een veel ouder kerkgebouw, bezat tot voor kort nog het oorspronkelijke doorst ijkwerk (en vormde daarmee weer eens het bewijs dat dit zelfs in weer en wind de eeuwen kan trotseren). Gezien de technische staat was echter het hervoegen noodzakelijk geworden. Oorspronkelijk was hier sprake van witgekleurde voe-

206 Staal 1986, pp. 01-1-01-14.

[p. 199]

gen, maar zowel de baksteen als de mortel waren sterk vergrijsd; de mortel was zelfs diepzwart geworden. Door de nieuwe voegmortel een bijna zwarte kleur te geven is het beeld van de vergrijsde (eerbiedwaardige) toren in stand gehouden. Het valt niemand op, dat recent de voegen zijn vernieuwd. En is dat niet juist hetgeen we na zouden moeten streven (figuur 44)? Het enige bezwaar van deze oplossing is, dat er rekening mee moet worden gehouden als er ooit zou worden besloten om de gevel schoon te maken. Daar hebben wij zelf weliswaar geen enkele behoefte aan, maar we mogen toekomstige restauratoren niet verbieden om daar anders over te denken.

In het geval van baksteenmetselwerk hangt de oorspronkelijke breedte van de voegen nauw samen met de oorspronkelijke bouwstijl. Helaas blijkt dat bij hervoegwerk de voegbreedte vaak aanmerkelijk toeneemt. Soms is dat het gevolg van de verwering van de baksteen, waardoor de hoeken wat zijn afgerond, maar in veel gevallen is dat enkel of voornamelijk het gevolg van het uitruimen van de voegruimte op een niet al te subtiele wijze. De bakstenen worden daarbij beschadigd door onzorgvuldig hakwerk of door het uitslijpen van de voegruimte waarbij soms millimeters van de baksteen worden afgeslepen. Uithakken en uitslijpen zou voorzichtig moeten gebeuren, zodanig dat er geen schade wordt toegebracht aan de baksteen (figuur 46) en er zou op de stenen ook geen tandvlees (resterende laagjes mortel) mogen achterblijven.²⁰⁷

Van het gebouw van het koninklijk staldepartement (de Koninklijke Stallen) in Den Haag (figuur 47) werden de bakstenen van het gevelmetselwerk bij de bouw zeer dicht op elkaar gelegd, praktisch zonder verticale voegen. Bij de restauratie die aan de jongste herstelwerkzaamheden vooraf ging werd opzettelijk meer ruimte tussen de stenen aangebracht, om daar stootvoegen te kunnen toepassen. In technische zin was dat echter geenszins noodzakelijk (naaldvoegen, soms op het oog zelfs zonder mortel ertussen, vormen zelden of nooit een technisch probleem, zolang de gevel maar niet wordt gehydrofobeerd).²⁰⁸ Ook in esthetisch opzicht is deze ingreep te betreuren. Juist het zeer zorgvuldige metselwerk met zeer smalle stootvoegen, die overigens in dit geval wel degelijk allemaal met mortel waren afgewerkt, hoort immers bij het beeld dat de architect van oorsprong voor ogen stond.

207 Zie voor meer informatie onder andere Van Bommel 2001 II en Groot 2002.

208 Na een hydrofobering gaat een dergelijke gevel werken als een geperforeerde regenjas: door de kleine gaatjes van de stootvoegen komt ongeveer evenveel water binnen als voor de behandeling door de gehele gevel. Door de aanwezigheid van het waterafstotende preparaat kan de gevel echter veel minder goed drogen. Per saldo wordt de gevel door een dergelijke behandeling alleen maar natter.

[p. 200]

Figuur 46
Schade aan de baksteen door het onvoorzichtig ruimen van de voegen. © TNO Bouw

Figuur 47
Gevel van het Koninklijk Staldepartement aan de Hoge Wal in 's-Gravenhage. De voegen vallen in het geheel van de gevel te veel op, omdat zij bij een restauratie (onnodig) zijn verbreed. © TNO Bouw

Het ware dus beter geweest, wanneer men het metselwerk had gelaten zoals het was en alleen de slechte lintvoegen zou hebben hersteld.

Wanneer er sprake is van te brede voegruimten of wanneer de randen van de stenen door verwering of onzorgvuldige behandeling in het verleden zijn afgeboerd of afgerond, kan men niet altijd het voorbeeld van de historische voegen navolgen. Dit is het geval wanneer het oppervlak van de originele voeg gelijk lag met het oppervlak van de baksteen of daar slechts zeer weinig binnen lag. Hervoegt men op overeenkomstige wijze, dan zal de voeg in het aanzicht niet alleen een onregelmatige, maar ook een te grote breedte krijgen (figuur 48). Het is in dergelijke gevallen vaak beter het voegwerk iets verder terug te leggen. De breedte in aanzicht wordt daardoor meestal al heel wat regelmatiger en smaller en bovendien is het voegwerk daardoor minder opvallend.

Als men naar de historie van de afwerking van de voegen kijkt, ziet men er een streven in naar regelmaat en strakheid in het metselwerk. Vanaf de zeventiende

[p. 201]

Figuur 48
Linksboven: Onvakkundige voegwerkreparatie (verkeerde, te harde mortel, te ondiep uitgehaalde voegruimte, voegmortel over de baksteen uitgesmeerd). Rechtsboven: Ook hier oogt de voeg te breed. Wanneer de voeg iets terug was gelegd ten opzichte van het steenoppervlak, zou de voegbreedte in aanzicht veel beter in verhouding zijn. © TNO Bouw
Onder: Links een schets van oorspronkelijk voegwerk, midden het effect dat men krijgt als de voeg, nadat door veroudering en beschadiging de hoeken van de steen zijn afgerond, opnieuw gelijk met het steenoppervlak wordt aangebracht en rechts het effect dat men krijgt wanneer in die situatie voor een terugliggende voeg wordt gekozen.

eeuw is er een duidelijke ontwikkeling te zien, waarbij steeds strengere eisen aan die strakheid werden gesteld, zeker voor belangrijke gevels. Eén aspect daarvan wordt gevormd door de zogenaamde daggestreek (groef, ontstaan door strijken met de dagge), die zijn rol in het streven naar zorgvuldig en strak uitgevoerd metselwerk moet hebben gespeeld.

De zogenaamde hofboerderij in Wateringen, ooit een kasteeltje, is door verschillende bouwfasen gegaan, tot de laatste restauratie in 1983. Van die restauratie zijn de sporen duidelijk te onderkennen, bijvoorbeeld naast de ramen van de voorgevel. Daar is nieuwer metselwerk zichtbaar, aansluitend op het oudere. Het oudere voegwerk is evenwel van een daggestreek voorzien, die echter niet is doorgezet in het nieuwe gedeelte (Figuur 49). Dit kan natuurlijk worden gewaardeerd als een duidelijk bouwspoor, waardoor dit nieuwere metselwerk van het oudere is te onderscheiden, maar dit bouwspoor gaat waarschijnlijk terug op een minder welover-

[p. 202]

wogen gedachtegang. Aangenomen mag worden dat het hier gewoon een onzorgvuldigheid betreft.

In de wereld van de monumentenzorg wordt getreurd over de usance om zeventiende-eeuws metselwerk bij een restauratie van een snij- of een knipvoeg te voorzien. De snijvoeg is echter eerst in de achttiende eeuw ontwikkeld en de knipvoeg, die overigens altijd meer uitzondering dan regel is geweest, is pas aan het eind van de negentiende eeuw ontstaan. Figuur 50 geeft een voorbeeld van een restauratie, waarbij geen rekening met de geschiedenis werd gehouden, en die dus absoluut niet filologisch is, niet past binnen het historische beeld. (Voor knipvoegen, die vaak ver voor het gevelvlak uitsteken of soms zelfs over het baksteenoppervlak zijn gezet, geldt bovendien dat deze zeer kwetsbaar en derhalve weinig duurzaam zijn.) Dergelijk werk getuigt niet alleen van een slechte smaak, maar ook van een volstrekt onbegrip met betrekking tot het oude ambacht. Het omgaan met monumenten vraagt van de restaurator vooral, dat deze naar die monumenten luistert, probeert te achterhalen wat deze ons te zeggen hebben. Heeft men die attitude, dan zal men niet zo snel fouten van dit formaat maken.

2.2 Conclusies

De uitstraling van een gevel wordt in belangrijke mate door de vorm (het type) en de kleur van het voegwerk bepaald. Net als muurschilderingen, zijn gevels gevoelig voor de veranderingen in smaak, stijl, cultuur, restauratieopvattingen en -technieken, die in de loop van de tijd plaatsvinden. De voegen in een pand kunnen door de jaren heen een ander uiterlijk dan het oorspronkelijke hebben gekregen. Bij gevelrestauraties en hervoegwerk moet daarmee rekening worden gehouden.

Duidelijke voorbeelden van restauraties waarbij vooral naar de materiële authenticiteit²⁰⁹ wordt gekeken zien we vaak bij muurschilderingen. De sporen van alle restauraties die van meet af aan hebben plaatsgevonden worden daarbij verwijderd om tot de originele documenten te komen. De bestaande en daarbij ontstane lacunes worden vervolgens zodanig beschilderd, dat ze als lacunes herkenbaar blijven, maar het genieten van het geheel niet hinderen. Hoewel een dergelijke aanpak niet als algemeen voorbeeld voor voegwerkherstel zou mogen gelden, kunnen we er wel veel van leren. Zeker dat het nodig is om éérst een nauwkeurig beeld van het verleden te vormen, zodat dit als referentie kan dienen voor de eventuele reconstructie van het oorspronkelijke uiterlijk van de gevel en voor de keuze van de restauratie-strategie.

209 Zie: Ex 1993 en Van Bommel 2001 I, p. 26.

[p. 203]

Restauratiewerk dat technisch zeer goed is, kan esthetisch waardeloos zijn. Een restauratie moet een ingreep zijn die getuigt van respect voor de historie en de uitstraling van het monumentale pand. Vaak betekent dit, dat het voegwerk slechts een bescheiden ingreep mag zijn, die vooral dienstig moet zijn aan de instandhouding van de uitstraling van het gehele pand. Er kan hier in herinnering worden gebracht dat vanaf het moment dat nieuw voegwerk wordt aangebracht, het oorspronkelijke materiaal verdwenen is. Het monument heeft daarna wellicht in stijl gemaakte nieuwe voegen, maar niet meer de echte, volledig authentieke. Hoogstens kan men de authentieke vorm, kleur en/of textuur behouden (in het nieuwe werk navolgen), maar gelijktijdig is van belang dat ook de rol die de voeg als element van de totale gevel speelt behouden blijft. Dat laatste zou over het algemeen genomen wel eens veel belangrijker kunnen zijn dan een slaafse reproductie van wat er ooit is geweest. Behalve technisch compatibel en duurzaam, zou een voegrestauratie in elk geval ook in die zin esthetisch verantwoord moeten zijn.

3 Kalkmortel voor de hedendaagse praktijk

3.1 Kalk in het bouwproces: van planning tot nazorg

Het gebruik van kalkmortel in de conserverings- en restauratiepraktijk vereist een aantal voorzorgen. Voor een deel zijn deze uiteraard ook van toepassing bij het gebruik van kalk in de nieuwbouw en bij verbouwingen. In deze paragraaf komt aan de orde, waarmee men in de hedendaagse bouwpraktijk rekening moet houden, wanneer kalkmortels worden toegepast.

Voor een niet onbelangrijk deel is deze kennis mede gestoeld op de traditie. Dit is goed te zien wanneer we hetgeen hier is geschreven vergelijken met teksten in hoofdstuk 2 § 2 Het gebruik van kalk door de eeuwen heen en daarin met name § 2.4 De middeleeuwse kalkmortels en het bouwproces.

Planning en voorbereiding

Bij restauraties en conserveringswerkzaamheden zijn de randvoorwaarden van het werk uiteraard zelf al belangrijk. Meestal zal vooronderzoek noodzakelijk zijn om de conditie van het metselwerk en de schademechanismen te onderkennen, met inbegrip van de omgevingscondities. Vooronderzoek zal ook duidelijkheid moeten scheppen over de aanwezigheid van historisch materiaal maar tevens moeten bijdragen aan de evaluatie van de erfgoedwaarden. We verwijzen hiervoor naar hoofdstuk 1 § 2 Restauratie met kalkmortel en in het voorliggende hoofdstuk naar § 2 Ethische en esthetische aspecten.

[p. 204]

Figuur 49
Metselwerk van de zogenaamde Hofboerderij in Wateringen. Het oude voegwerk kenmerkt zich onder andere door de aanwezigheid van een daggestreek (links). In het daarop aansluitende restauratiewerk is nagelaten om een dergelijke daggestreek aan te brengen. © TNO Bouw

Voor hervoegwerk in historische gebouwen werd een schema voorgesteld.²¹⁰ Dat behelst verschillende stappen met betrekking tot de planning en de voorbereiding. De eerste stap betreft het verkennende of oriënterend onderzoek: schade analyse, archeologisch²¹¹ onderzoek en onderzoek naar de effectiviteit van hervoegen. In de tweede stap worden de eisen bepaald, waaraan het voegwerk en de mortel moeten voldoen: samenstelling, vorm, kleur en textuur van de voeg, technische en esthetische compatibiliteit. Deze keuze is vaak pas mogelijk na de evaluatie van een aantal proefvlakken. In het geval van voegwerk moeten ook de technieken voor het eventueel verwijderen van oud voegwerk (indien dat noodzakelijk is) worden bepaald.

Zoals in het verleden het geval was, is het ook nu van belang gebruik te maken van de juiste materialen, van materialen die in de beste omstandigheden werden vervaardigd en bewaard. Materiaalleveranciers hebben hier ook een verantwoordelijkheid te dragen. In sommige gevallen vergt het verwerven of maken van de juiste materialen een ruime planning om de grondstoffen op tijd ter beschikking te hebben, of indien de weeromstandigheden niet gunstig meer zouden zijn voor de verwerking van de kalkmortel. Denk hierbij aan het grotere gevaar op vorstschade in de winter. Bij toepassing van kalkmortels zijn extra beschermende maatregelen nodig, wanneer gemetseld wordt in de periode tussen november en maart, teneinde

210 Van Bommel 2001 III.

211 Met archeologisch onderzoek wordt hier de ruime betekenis van dit begrip, zoals die in Vlaanderen wordt gehanteerd, bedoeld. Archeologisch onderzoek aan een bouwconstructie is hier het onderzoek naar die bouwconstructie met de systematiek en werkwijze zoals die ook gebruikelijk is bij het oudheidkundig bodemonderzoek.

[p. 205]

te voorkomen dat bij het invallen van de vorst het vochtgehalte in de mortel zo hoog zou zijn dat vorstschade kan ontstaan.

Figuur 50
Toepassing van een knipvoeg in een gevel die, gezien zijn bouwdatum, in elk geval van oorsprong nooit een knipvoeg gekend kan hebben. © TNO Bouw

Verwerking

Bij de toepassing van kalkmortel voor verschillende doeleinden moet deze mortel uiteraard een zekere verwerkbaarheid hebben. Deze is afhankelijk van het doel waarvoor de mortel wordt gebruikt en vergt van de ambachtsman de nodige ervaring en vaardigheid. Bij gebrek aan ervaring gaat men soms uit van de gebruikelijke consistentie van een cementmortel. Bij kalkmortels leidt dat vaak tot een samenstelling die te nat is (te veel water bevat ten opzichte van de hoeveelheid bindmiddel) en daarmee tot het gevaar voor krimp. Ook werkt men snel met een te schrale specie, uit angst voor smetten en omdat een kalkmortel snel vet en plakkerig aanvoelt en derhalve wat anders gehanteerd moet worden dan een moderne cementgebonden mortel.

Van belang is dat bij aanmaak en verwerking van de mortel de voorgeschreven materialen in de voorgeschreven verhouding worden gebruikt. De omstandigheden waarin de materialen mogen worden gebruikt moeten ook worden gerespecteerd. We denken hierbij niet alleen aan de klimatologische omstandigheden, maar ook aan de vochtigheid van de ondergrond. De publicatie over Ideal repointing²¹² geeft daarnaast nog een aantal aanbevelingen met betrekking tot het verdichten van de voeg, het bevochtigen van de ondergrond en het voorkomen van smetten van het metselwerk.

212 Van Bommel 2001 III.

Nazorg

De trage uitharding van de kalkmortel geeft de metselaar, de pleisteraar en de voeger de mogelijkheid om kleine gebreken te herstellen. Zo kunnen kleine krimp-

[p. 206]

scheuren worden dichtgesmeerd door een nabehandeling met een troffel of voegspijker. Regelmatig (niet overdadig) bevochtigen zorgt voor een vermindering van de spanningen in het materiaal bij het uitdrogen. Het versneld drogen moet worden vermeden, hetgeen ook inhoudt dat het metselwerk niet blootgesteld mag worden aan wind en rechtstreekse bezonning. Omdat het gedurende zekere tijd mogelijk blijft om kleine gebreken te herstellen, heeft het zin de toename van de hardheid en eventueel het optreden van scheurtjes in de mortel (en meer bepaald in de voegmortel) te controleren. Ook na voltooiing van de bouw moet er sprake zijn van nazorg, in de vorm van onderhoudsinspecties. Maar dat is een opmerking die eigenlijk als vanzelfsprekendheid overbodig zou moeten zijn in dit tijdperk, waarin onderhoud in toenemende mate een primaire positie krijgt in de instandhouding van ons erfgoed.

3.2 Samenstellen van kalkmortels

In § 6 van hoofdstuk 3 is reeds aandacht besteed aan de verschillende soorten kalkmortels, door het mengen van de verschillende componenten. In de voorliggende paragraaf zal worden besproken op welke wijze een keuze wordt gemaakt voor een bepaalde mortel.

Voor het welslagen van de restauratie is het noodzakelijk mortel toe te passen die specifiek is voor het desbetreffende object, of gedeelten daarvan. Hierbij staat het gegeven centraal dat mortels op de bouwplaats werden samengesteld en dat zoveel mogelijk gebruik gemaakt werd van lokale grondstoffen, dus de grondstoffen die ter plaatse in de handel waren of in de nabije omgeving konden worden ontgonnen. Het gebruik van door mortelcentrales samengestelde kant-en-klare mortels bestond niet. Het is daarom dan ook niet verwonderlijk dat er fluctuaties en verschillen in mortelsamenstellingen optraden binnen één object. Niet alleen de mate van beschikbaarheid van de componenten is debet aan deze fluctuaties en verschillen, maar ook de bewuste keuze van een groep ambachtslieden. Zo kon het voorkomen dat de metselaars van gewelven in een kerk hun eigen mortel gebruikten en dat deze qua samenstelling afweek van de mortel die door de metselaars van de funderingen werd gebruikt. En dit was geen toeval: men wist (uit ervaring en overlevering) op welke plaats in een gebouw welke mortel het meest geschikt was. In de fundamenten werd sterk hydraulische mortel toegepast, al dan niet hydraulisch gemaakt door toevoeging van tras (denk aan het trasraam) en in de gewelven kon luchthardende kalk worden toegepast.

Bij een objectspecifieke restauratie met kalkmortel is het dus noodzakelijk kennis te hebben van de aanwezige mortels. Deze kennis kan verkregen worden uit bronnenonder-

[p. 207]

zoek, voor zover er bronnen toegankelijk zijn²¹³. De meest praktische wijze van het vergaren van kennis omtrent de mortelsamenstellingen is het doen van materiaaltechnisch onderzoek aan een monster van de mortel zelf. Hierbij staat het verantwoord selecteren van bemonsteringslocaties centraal, veelal gebruik makend van bouwhistorische gegevens. Met petrografisch onderzoek (zie § 1.3) en chemisch onderzoek (§ 1.4) worden de historische samenstellingen bepaald en worden de gehanteerde recepten gedocumenteerd.

Nu is het niet zo, dat de historische samenstellingen direct het recept opleveren van de restauratiemortel(s). De tand des tijds heeft mogelijk invloed gehad op de oorspronkelijke materialen, die hierdoor in meer of mindere mate zijn veranderd. De hoedanigheid van de materialen ten tijde van de restauratie dient dan ook mede ten grondslag te liggen aan de receptuur van restauratiemortels. Maar ook de met verloop van tijd ontstane schadebeelden, zoals het zoutbelast raken van een object, moeten worden geëvalueerd voordat de receptuur kan worden vastgesteld. Het compatibiliteitsbeginsel strekt dus verder dan het compatibel zijn met de oorspronkelijke materialen. Dit kan de adviseur van restauratiemortels voor grote dilemma's plaatsen, maar deze zijn er om te worden opgelost, waarbij verantwoorde keuzen moeten worden gemaakt.

De compatibiliteit van baksteen en mortel in metselwerk vereist op elkaar afgestemde eigenschappen van die materialen, met als belangrijkste eigenschappen het drooggedrag, het waterdoorlatend en het waterbergend vermogen.

De poriestructuren van de mortels en van de (bak)stenen bepalen in belangrijke mate hoe water zich binnen de structuur gedraagt (zie § 1.3 Aanvullend onderzoek aan historische mortels). Zo zal bij zacht gebakken, sterk poreuze bakstenen de metselmortel schraler moeten zijn dan bij nauwelijks waterdoorlatende klinkers. Wanneer de metselmortel niet in de voeg wordt doorgestreken, moet bovendien een met de metselmortel en baksteen compatibele voegmortel worden gekozen. De voegmortel mag weliswaar met fijner toeslagzand zijn verschraald, maar de verhouding tussen de hoeveelheid bindmiddel en het toeslagzand moet aansluiten bij metselmortel en baksteen.

In oude veldovens kwamen door het niet goed controleerbare bakproces verschillende gradaties baksteen voor. Het product varieerde in kwaliteit van te zacht gebak-

213 Van de Vijver 1997 II.

[p. 208]

ken stenen, tot geheel of gedeeltelijk gesinterde klinkers. Zacht- en hardgebakken stenen werden normaal gesproken uitgesorteerd. In de praktijk komen we echter ook gevallen tegen waar de stenen onvoldoende op deze kwaliteit gesorteerd zijn. Bij het zoeken naar een geschikte compatibele metselmortel moet in dit geval gezocht worden naar een compromis, ervan uitgaande dat met zo min mogelijk verschillende mortels moet kunnen worden gerestaureerd.

Deze eigenschappen van de baksteen worden onder andere bepaald door het type klei en de baktemperatuur omdat die van invloed zijn op de grootte van poriën, het totale porievolume en de poriegrootteverdeling. Met de baktemperatuur varieert ook de mate waarin de poriewand affiniteit voor water vertoont (adhesie, capillair gedrag). Naar mate de baktemperatuur toeneemt sintert de klei meer waardoor de mate waarin poriën met elkaar in verbinding staan door blokkades in poriën zal afnemen.

Het verschil dat aldus ontstaan is tussen hard en zacht gebakken bakstenen wordt functioneel benut bij de toepassing in gebouwen. Denk hierbij aan het gebruik van (trasraam)klinkers in het trasraam, waarbij juist het capillaire transport van water door de aanwezigheid van klinkers wordt bemoeilijkt. Boven het trasraam en vooral voor binnenmuren of te bepleisteren muren werden zachtere bakstenen toegepast. De hardheid van de baksteen is op die manier bepalend voor de mate van hygrische compatibiliteit van de mortel met de baksteen.

Niet alleen bakstenen bezitten open poriën. Er bestaan ook (zeer) poreuze soorten natuursteen, zoals de mergel, sibbesteen of Maastrichter steen uit Zuid Limburg. Vooral bij het herstel van voegwerk van in deze Maastrichter steen opgetrokken gebouwen dient met deze porositeit van de natuursteen rekening te worden gehouden. Zo bleek het nieuwe voegwerk van kasteel Neercanne in Zuid Limburg geen aangepaste poriënstructuur te hebben. Gevolg was dat de voegen al binnen een jaar uit het metselwerk werden gedrukt. Een schralere en dus meer open voegmortel bleek hier wel doeltreffend te zijn.

Uit onderzoek aan historische mortels blijkt overigens telkens weer dat de bouwers van toen veelal gekozen hebben voor vette en zeer vette mortels. Schrale tot zeer schrale mortels worden nauwelijks in historisch metselwerk aangetroffen. Bij het herstel van met name voeg- en pleisterwerk moet dan ook rekening worden gehouden met de hygrische eigenschappen van originele baksteen en mortel. Het kan in voorkomende gevallen wenselijk zijn een iets schralere maar fijne voegmortel te gebrui-

[p. 209]

ken voor het herstel dan de vette originele mortel, om zo de droging van het metselwerk te bevorderen.

Ook bij het vervangen van historisch pleisterwerk kan soms beter van de originele samenstelling worden afgeweken. Wanneer het metselwerk in de loop der tijd zoutbelast is geraakt, kan het beter niet met een dichte pleisterlaag worden afgedekt omdat de zouten dan achter de laag kunnen kristalliseren. Door bijvoorbeeld een mortel te kiezen die iets schraler is en goed gesorteerd zand bevat, wordt de kans op schade door zouten verminderd omdat de zouten niet àchter maar òp de laag uitkristalliseren. NB: uiteraard zal ook een eventueel op de pleisterlaag aan te brengen verflaag of andere afwerking binnen dit concept moeten passen. Plakt men er bij wijze van spreken een behangetje over, of werkt men de pleisterlaag af met een latex of misschien zelfs een nog dichtere verflaag, dan kan het effect van de zorgvuldig gekozen pleisterlaag ernstig geschaad of zelfs geheel teniet gedaan worden.

De keuze van het soort bindmiddel (luchthardend of hydraulisch) moet gebaseerd zijn op de soort van toepassing van het metselwerk. Van groot belang is daarbij of lucht kan toetreden tot de verhardende mortel. Dat is immers noodzakelijk voor de verharding van luchthardende kalk. Waar er sprake is van een waterkerende situatie, waarbij niet of nauwelijks lucht tot de mortel kan toetreden, zal men voor een hydraulisch product moeten kiezen. Luchthardende kalk kan om deze reden wel worden toegepast in de gewelven van bijvoorbeeld kerkgebouwen, maar niet onder de waterlijn bij bijvoorbeeld kademuren, waar juist voor (sterk) hydraulische kalkmortel gekozen zal moeten worden.

Het samenstellen van een mortel voor inboet-, voeg-, of pleisterwerk vereist dus niet alleen onderzoek naar de gebruikte mortels en naar de staat waarin het metselwerk zich thans bevindt (bijvoorbeeld de zoutbelasting daarvan), maar ook aan de gebruikte bakstenen. Voor de keuze van de mengverhoudingen wordt verwezen naar § 3 van hoofdstuk 3.

3.3 Het gebruik van kalk in de huidige bouwpraktijk

In het jaar 2000 werd met een enquête onder een kleine selectie van bouwbedrijven (restauratieaannemers en voegbedrijven) onderzocht of en hoe momenteel kalkmortels worden gebruikt in de restauratiepraktijk. Dat leverde een aantal interessante gegevens over de huidige bouwpraktijk op. In de enquête werd onder andere

[p. 210]

gevraagd naar:

-	het gebruik van kalkmortels in de restauratiepraktijk van de ondervraagde,
-	ervaringen met schade aan voegwerk,
-	de wijze waarop men rekening houdt met weers- en seizoensinvloeden,
-	toegepaste mortelsamenstellingen en alternatieven.

In het algemeen blijkt dat men kalkmortels alleen toepast bij restauratiewerk. Uit de nieuwbouw zijn kalkmortels vrijwel geheel verdwenen, zij het dat met name in Nederland bastaardmortels nog veelvuldig als metselmortel worden toegepast. Kalk heeft daarbij echter steeds meer het karakter van een hulpstof gekregen. De kalk zorgt ervoor dat de mortel plastischer en beter verwerkbaar is en zorgt voor een beter watervasthoudend vermogen. Typische samenstellingen (NEN 3835) zijn twee delen cement en één deel kalk op zeven delen zand of één deel cement en één deel kalk op vijf delen zand voor zwaar belast en belast metselwerk buiten tot één deel cement en vier delen kalk op twaalf delen zand voor binnenwerk.

Als reden voor het niet meer toepassen van kalkmortel in nieuwbouw wordt met name de snellere verharding en daarmee het sneller kunnen werken met cementmortels genoemd. Ook telt zwaar dat men bij het gebruik van cement in mindere mate afhankelijk is van seizoens- en weersinvloeden. Als reden voor het wel toepassen van kalkmortels in restauratieprojecten wordt vooral de betere compatibiliteit van kalkmortels met het originele werk genoemd. Kalkmortels worden vooral gebruikt voor (her)voegwerk en inboetwerk. Voor de samenstelling ervan wordt zowel luchtkalk (schelpkalk of steenkalk) als hydraulische kalk toegepast.

De meeste restauratieaannemers en voegers kennen het begrip in de rot zetten van kalk. Ze doelen daarmee op het gedurende langere tijd bewaren van de kalk (of soms de kalkspecie) in een kalkput. Daarbij wordt de kalk eerst geblust en vervolgens bewaard onder een laagje water. Alle betrokkenen weten te melden dat daardoor de kwaliteit en verwerkbaarheid (de plasticiteit) toenemen. Enkelen weten te melden dat er kleinere kristallen ontstaan, die zich beter of makkelijker om de zandkorrels kunnen vleien. Als noodzakelijke periode voor de rot wordt meestal circa zes maanden genoemd. Hoewel sommigen vroeger wel eens een kalkput op het werk hadden, is daar nu bij geen van de geïnterviewden meer sprake van.

Voor hydraulische kalkmortels, die verharden met water, is in de rot zetten (uiteraard) niet aan de orde.

Kijken we naar de door aannemers en voegers toegepaste recepturen voor kalkmortels voor voegwerk (tabel 12), zoals die door de geïnterviewden werden opgegeven, dan valt het op dat in veel gevallen geen sprake is van zuivere kalkmortels, maar eigenlijk van bastaardmortels.

[p. 211]

Tabel 12
Overzicht recepturen van voegmortels in volumedelen
Bindmiddel-zandverhouding	Luchtkalk	Hydraulische kalk	Tras	Traskalk	Trascement	Portlandcement	Wit cement	Zand	Opmerkingen
1:1 ⅞	2					⅕	1	6
1:2	1				⅓		⅔	4
1:2	1							2
1:1 9/11	1					1/10		2
1:1⅞	2					⅙	½	5
1:1½	1					⅓		2
1:2	1							2
1:2½	1							2½
1:4½	1							4½	Binnen
1:1½	1						1	3
1:3⅔	2		5					20	^*)
1:2 6/7				1		¼	½	5
1:2 10/19	2			½			⅔	8
1:1⅖	2					½		6

Naast de in tabel 12 genoemde, zelf samengestelde mortels, die overigens in veel gevallen door de bedrijven als een vast recept worden beschouwd, worden ook prefab mortels toegepast.

Het gebruik van kalkmortels beschouwt men overigens niet als volledig probleemloos. Zo wordt aangegeven dat bij lage temperatuur (genoemd worden 0 tot 5 °C als grenzen) en bij regen of zeer natte omstandigheden niet gewerkt kan worden. Blijft de voegmortel met hydraulische kalk te droog dan kan verbranden optreden. Met betrekking tot de aanwezigheid van zouten bestaat geen duidelijke lijn. Soms wordt gesteld dat kalk beter bestand is tegen zouten dan cement en tras. Anderen passen in zo'n geval juist geen kalk toe, maar een speciale geprefabriceerde zoutbestendige voegmortel.

Voor wat betreft de keuze van de samenstelling is vooral de resulterende kleur van belang. Deze wordt met name bepaald door het soort zand. Zo is bergzand

*) Redactie: het aandeel tras is te hoog om geheel als bindmiddel meegerekend te worden. Normaal wordt niet meer tras gebruikt dan kalk. Wordt meer tras dan kalk toegevoegd, dan zal het meerdere zich gedragen als inert toeslagmateriaal.

[p. 212]

roodbruin en is kalksteenzand erg wit. Het gebruik van proefvlakken voor het bepalen van voegkleur en -sterkte, bepaald door krassen en prikken, wordt als belangrijk genoemd.

De meeste van de geïnterviewden maken hun kalkmortel zelf. Het in de rot zetten van de kalk of van de specie gebeurt zoals gemeld niet meer. Aannemers en voegers beschouwen in het algemeen hun eigen recept als zeer goed. Ze denken hierbij vaak dat ze zo goed mogelijk de oude samenstelling reproduceren. Mocht na applicatie schade ontstaan dan wordt de oorzaak eigenlijk altijd in de verwerking gezocht en wordt de schade opgelost door de mortel te vervangen door een mortel met gelijke samenstelling.

Kritische beschouwing van de mortelrecepten uit de praktijk

Hierboven is op basis van een enquête onder restauratieaannemers en -voegers een indruk gegeven hoe in de tegenwoordige restauratiepraktijk met kalk (voegwerk) wordt omgegaan. Hierna worden enkele opmerkelijke zaken nog eens kort van commentaar voorzien:

Opmerkelijk is dat weliswaar enkele zuivere kalkmortels worden opgegeven, maar die toch zelden worden toepast. In de praktijk gebruikt men vrijwel altijd bastaardmortels.

Men is er in het algemeen weinig toe geneigd om (voor)onderzoek te (laten) doen naar de conditie van het aan te pakken metselwerk en naar mogelijk aanwezige schademechanismen; de trend is evenwel aan het veranderen. Men is in toenemende mate bereid om dit onderzoek te laten uitvoeren, mits de resultaten maar vertaald worden in een door de vaklui bruikbare receptuur.

Hoewel men veel schadepatronen die werden getoond wel herkent en er soms in eigen werk mee geconfronteerd is geweest, is men wellicht te snel geneigd bij eventueel falen de hand in eigen (uitvoerings)boezem te steken. Daarbij ziet men over het hoofd dat de gekozen mortelsamenstelling mogelijk niet compatibel was met de aanwezige oude materialen of door de grote kans op bepaalde schadelijke mechanismen niet voldeed.

In het algemeen zweert men bij het eigen beproefde kalkmortelrecept. Men is bereid, bij opgetreden schade, het voegwerk (zelfs herhaalde malen) te vervangen, maar wel steeds opnieuw door voegwerk van gelijke samenstelling.

Hoewel voorop staat dat in de restauratiewereld vakmanschap en kunde de boventoon voeren, kan tegelijk geconstateerd worden dat de wetenschappers er nog onvoldoende in geslaagd zijn hun kennis en inzicht in de mogelijke rol van mortelsamenstellingen en morteleigenschappen op het ontstaan van schade aan

[p. 213]

voegwerk in historisch metselwerk op praktische wijze te vertalen. Daardoor blijft ook hier het wijdverbreide misverstand leven dat een exacte kopie van de oude mortel per definitie de beste (meest compatibele) oplossing zou zijn.

Een belangrijke conclusie die men uit het lezen van dit boek kan trekken, is dat voor een verantwoorde keuze van een mortelrecept een onderzoek van de situatie (diagnose) vereist is. In de huidige bouwpraktijk gebeurt dit maar zelden. Vaak worden door de metselaar en voeger standaardproducten gebruikt, die veelal als droog mengsel op de bouwplaats worden aangeleverd. Het kan daarbij gaan om mortels die eigenlijk voor de nieuwbouw zijn bedoeld of om speciale mortels voor de restauratie. Daarnaast kennen veel ambachtslieden en bedrijven hun eigen mortelrecepten, waarvan de samenstelling soms angstvallig geheim wordt gehouden.

Dat een nieuwbouwmortel bij de restauratie van een historisch gebouw niet zondermeer gebruikt kan worden, ligt voor de hand. Bij nieuwbouw is er immers sprake van baksteen die naar huidige maatstaven is geproduceerd en die derhalve andere eigenschappen heeft dan oude baksteen, afkomstig uit een veldoven. Historische gebouwen hebben doorgaans massieve muren, die een functie als waterscheiding tussen buitenklimaat en interieur vormen. Bij moderne gebouwen is meestal sprake van een (halfsteens) buitenspouwblad. Dat buitenspouwblad mag, in tegenstelling tot historisch massief muurwerk, aan de binnenkant best wel vochtig worden. Kortom, historische gebouwen wijken in technisch opzicht sterk af van moderne gebouwen en materialen en technieken die geschikt zijn voor moderne gebouwen zijn niet bedoeld of geschikt voor oude gebouwen.

Maar ook het toepassen van standaard restauratiemortels of eigen recepten is niet zonder gevaar. De grote verschillen in eigenschappen van de materialen die zijn gebruikt bij de bouw van de vele duizenden monumenten zijn alleen al een belangrijk argument om niet te geloven in een universeel toepasbaar recept. Daar komt nog bij dat de invloeden van weer en wind, de gevolgen van ingrepen in het verleden, de aanwezigheid van aantastende stoffen, gevolgen van calamiteiten en andere zaken die de situatie beïnvloed hebben, van monument tot monument, van gevel tot gevel en zelfs van het ene deel van de gevel tot het andere deel van de gevel verschillen. Goed beschouwd mogen we al blij zijn als we voor één ingreep aan één gevel een mortelrecept kunnen vinden waarmee adequaat wordt ingespeeld op de verschillende problemen welke die ene betreffende gevel kent. We kunnen hieruit maar één logische conclusie trekken: willen we dat ene mortelrecept vinden dat voor een bepaalde toepassing aan een bepaald monument het juiste is, dan zullen we de situatie goed moeten laten onderzoeken en een deskundig morteltechnoloog moeten vragen om op basis van de bevindingen dat recept voor ons te bepalen!

[p. 214]

Deze conclusie zal de meeste architecten en aannemers echter voor een onoverkomelijk probleem stellen. Het verrichten van onderzoek is geenszins een traditie in de bouw. Opdrachtgevers en subsidieverstrekkers zullen zich afvragen, waarom niet gewoon zoals altijd een mortelsamenstelling door architect of aannemer kan worden bepaald. Het gaat hier toch om deskundige partijen, die al sinds mensenheugenis gewend zijn om simpele zaken als een mortelreceptuur vanuit hun vakmanschap te bepalen. Waarom ineens veel geld besteden aan dure onderzoeken, die vroeger toch ook niet nodig waren?

De oplossing van deze vraag zit eigenlijk in een eenvoudig rekensommetje. Dat vergelijkt het risico dat men loopt indien er geen onderzoek wordt uitgevoerd enerzijds en de kosten die met onderzoek zijn gemoeid anderzijds. De kosten van onderzoek zullen vaak enkele duizenden euro's bedragen. Dat bedrag is in de meeste gevallen maar een fractie van de kosten die een bouwkundige ingreep met zich mee zal brengen. Bij een wat grotere klus is het evident dat, wanneer de duurzaamheid van het werk dankzij het onderzoek slechts met bijvoorbeeld een decennium zal toenemen, de kosten van het onderzoek daarmee al ruimschoots zijn terugverdiend. Het is deze inschatting die men zal moeten maken, wanneer men zich afvraagt of het in een bepaalde situatie de moeite loont om een onderzoek uit te voeren. Het mag evident zijn dat in het geval er van ingewikkelde, moeilijk te begrijpen schade sprake is, het risico dat men loopt dat men zonder onderzoek een verkeerde mortel zal kiezen navenant groot is. Men zal dan eerder onderzoek moeten laten uitvoeren dan in het geval dat het een eenvoudige, allerdaagse situatie betreft. Evenzo is bij een groot werk, waarbij de kosten van de ingreep hoog zijn, een onderzoek eerder gerechtvaardigd dan bij een klein werk, waaraan relatief weinig kosten zijn verbonden.

Bij monumenten geldt daarnaast uiteraard, dat elke ingreep in het monument ten koste gaat van een deel van de authenticiteit, van de waarde van het monument. Uit oogpunt van erfgoedzorg is dat een extra argument om onderzoek belangrijk te vinden. Waar een eigenaar in economische overwegingen mogelijk geen argument voor onderzoek vindt, zal de instantie die ingrepen in monumenten toetst en er eventueel ook subsidie voor verleent, hierin in voorkomende gevallen rechtvaardiging moeten vinden om onderzoek te eisen.

Desondanks zullen er gevallen zijn, waarin van onderzoek geen sprake zal zijn. Voor een paar vierkante meter voegwerkherstel of het inboeten van een paar stenen in een relatief simpel monument zal men immers volgens bovenstaande redenering niet kunnen terugvallen op een speciaal voor die situatie verricht weten-

[p. 215]

schappelijk onderzoek. Wanneer in die gevallen geen evidente aantastingsmechanismen spelen, zal men zich kunnen behelpen met standaard restauratiemortels of met recepten die op basis van algemene kennis zijn bepaald. Hierbij gelden enkele belangrijke basisuitgangspunten.

In het trasraam, in funderingswerk en wanneer werk in direct contact met water staat, zoals bij kademuren, moet een mortel in elk geval hydraulisch zijn. Men zal dan moeten kiezen voor een traskalkmortel, een cementmortel, een voldoende hydraulische bastaardmortel of een trascementmortel.

In het daarboven gelegen werk kan ook met een zuivere luchtkalkmortel worden gewerkt. In het algemeen wordt aan de laatste een weinig (minimaal 10%) cement toegevoegd om een snellere verharding te bevorderen. Bij voorkeur gebruikt men bij het metselwerk daarvoor CEM III (Hoogovencement). Een beter alternatief is het gebruik van hydraulische kalk of het toevoegen van puzzolanen. Toevoeging van een luchtbelvormer kan verder nuttig zijn om vorstschade te voorkomen. Voor voegwerk geldt dat boven het trasraam in principe geen tras aan de cement moet worden toegevoegd.

Verdergaande recepten kunnen, waar het eenvoudig klein voegwerk zonder evidente aantastingsprosessen betreft, worden afgeleid uit tabel 12. Ook mortels voor gevelmetselwerk kunnen ongeveer die samenstelling hebben, zij het dat doorgaans daarvoor wat grover zand wordt gebruikt. Voor trasramen en vooral voor kelders moet dan een wat vettere mortel worden gebruikt (naar verhouding wat meer bindmiddel), voor binnenmuren volstaan de schraalste mortels uit die tabel. De eerlijkheid gebiedt echter om bij dergelijke mortelrecepten te melden dat alleen al de zeefkromme van het zand zo bepalend is voor de eigenschappen van een mortel, dat het geven van recepten in simpele verhoudingen als ½ cement: 2 kalk: 1 tras: 6 à 8 zand (een recept voor binnenmetselwerk) eigenlijk niet te verantwoorden is.

3.4 Vragen en antwoorden over kalkmortels in de praktijk

Met regelmaat worden de adviseurs van de afdeling Instandhoudingstechnologie van de Rijksdienst voor de Monumentenzorg geconfronteerd met vragen rond de toepassing van kalk in de praktijk. In het kader van dit boek zijn de meest gestelde vragen vergaard en naar hun onderwerp gesorteerd. Hieronder zijn deze vragen op een rij gezet, voorzien van de antwoorden die daarop door de auteurs van dit boek werden gegeven.

[p. 216]

Type kalk

1 In veel situaties kan zowel een luchthardende als een waterhardende (hydraulische) kalkmortel worden gebruikt. Welke argumenten zijn er dan om voor de een of voor de ander te kiezen?

In omstandigheden waarin echt beide typen geschikt zijn, zou men in historische gebouwen in eerste instantie hetzelfde bindmiddel kunnen gebruiken als in de oorspronkelijke mortel werd toegepast. Indien er echter onvoldoende beschermende maatregelen tegen uitlogen, bevochtiging en vorst genomen kunnen worden, dan kan overwogen worden hydraulische kalk of kalk met puzzolanen te gebruiken.

Zie ook vragen 6, 7, 10, 12, 13, 14 en hoofdstuk 3 § 6.3.

2 Indien het uitgangspunt een waterhardende kalkmortel is, in welke situatie gaat de voorkeur dan uit naar een hydraulische kalk en wanneer naar een luchtkalk met tras?

Zowel bij een hydraulische kalk als bij een luchtkalk met tras is sprake van een hydraulische mortel. Er kan voorkeur bestaan voor de een of voor de ander afhankelijk van de aanwezigheid van zouten.

Verder verdient - als het om voegwerk en de keuze tussen deze beide mortels gaat - hydraulische kalk de voorkeur. Immers, het risico van verbranden is bij een luchtkalk met tras groter dan bij een hydraulische kalk.

Mocht aanvankelijk onvoldoende water voor de verharding (hydratatie) voorhanden zijn, dan kan bij hydraulische kalk eventueel in een later stadium alsnog een vrijwel volledige verharding optreden. Indien bij toepassing van luchtkalk met tras aanvankelijk te weinig water voor handen is, zal een deel van de kalk carbonateren. Deze kalk kan dan niet meer reageren met de tras, waardoor het effect van dit laatste materiaal (gedeeltelijk) teniet wordt gedaan. De niet gebonden tras fungeert slechts als een fijne toeslag. Het resultaat is hetzelfde als wanneer er schralere mortel zou zijn toegepast.

Zie ook vragen 5, 6, 14 en hoofdstuk 3 § 6.3 en § 7.5.

3 Kan een puzzolaan worden toegevoegd aan hydraulisch kalk?

Dat zou kunnen, maar zeker bij een hooghydraulische kalk heeft dat weinig zin. In een hooghydraulische kalk zit immers maar weinig luchthardende kalk. Bij een zwak hydraulische kalk zou men er nog aan kunnen denken. Door de relatief grote fractie luchtkalk tot een reactie met (bijvoorbeeld) tras te dwingen, beperkt men immers de vorming van (gemakkelijk uitlogend) calciumcarbonaat. Men moet er echter rekening mee houden dat de reactie van de hydraulische kalk met water veel sneller verloopt dan de reactie van de luchtkalk met tras en water. Er is een gerede kans dat het water, benodigd voor de reactie van de luchtkalk en de tras, niet beschikbaar is omdat dit al door de hydraulische componenten is verbruikt.

[p. 217]

Zie ook hoofdstuk 3 § 7.3.

4 Wat gebeurt er wanneer kalk in de rot wordt gezet? Kan dat met alle typen kalk?

Wanneer kalk in de rot wordt gezet, wordt deze gedurende langere tijd onder water bewaard. Uit onderzoek is bekend dat daardoor kleinere kristallen ontstaan. Gevolg is dat het watervasthoudend vermogen van de hiermee gemaakte kalkmortels in principe groter is. In de rot zetten heeft alleen maar zin en is ook alleen maar mogelijk bij luchtkalk (steenkalk en schelpkalk). Hydraulische kalk verhardt (ten dele) met water en verliest zijn hydraulische eigenschappen als het in de rot gezet zou worden.

De invloed van het rotten op het watervasthoudend vermogen en de plasticiteit van kalkmortel is vooral van belang bij mortels voor pleister- en stukadoorswerk. Voor metsel- en voegmortels geldt dat het watervasthoudend vermogen, ook zonder dat de kalk is gerot, al voldoende groot is. Dat verklaart waarom in het verleden de kalk voor een metselmortel lang niet altijd werd gerot maar vaak vrij snel werd gebruikt. Dat bewijzen ook de kalkknollen, die vaak in oude kalkmortels zijn aan te treffen.

Zie ook hoofdstuk 3 § 4.1.

5 Waardoor is de kans op uitloging kleiner bij toevoeging van tras aan een kalkmortel?

Kalk en tras gaan een chemische verbinding aan. Daartoe dient de mortel wel onder gunstige omstandigheden (met voldoende water) te verharden. Er wordt beweerd dat met schelpkalkmortels minder uitbloei ontstaat dan met hydraulische kalk, maar er is tot op heden geen onderbouwing van deze bewering gevonden, noch is bekend welk mechanisme ervoor verantwoordelijk zou zijn.

Zie ook hoofdstuk 3 § 7.3 en hoofdstuk 4 § 3.8.

6 Zorgen puzzolanen, zoals tras, voor het meer waterdicht worden van een mortel?

Inderdaad. Vermoedelijk is dit een gevolg van de vorming van calciumsilicaatgel. Die gel vult als het ware poriën op, hetgeen resulteert in een afname van de permeabiliteit (doordringbaarheid) voor water.

Zie ook vraag 13 en hoofdstuk 3 § 6.3, § 7.3 en § 7.5.

7 Gaat de verharding van een hydraulische mortel, net als bij een luchthardende mortel, min of meer continu door? Kan de verharding, na een droge periode, weer op gang komen zodra voldoende vocht beschikbaar komt?

Op de eerste plaats moet worden opgemerkt dat de verharding van een mortel op basis van luchthardende kalk alleen maar door kan lopen zolang er koolzuurgas kan binnendringen. Is de mortel nat, dan stopt het toetreden van koolzuurgas en stokt de verharding totdat de mortel weer voldoende is opgedroogd. Verder moet wor-

[p. 218]

den bedacht dat een hydraulische kalk nooit volledig waterhardend is. Het deel dat wel waterhardend is, zal sterkte blijven ontwikkelen zolang er water is en de mogelijke eindsterkte nog niet is bereikt. Is het water voortijdig op, dan stokt de hydraulische verharding. Komt er opnieuw water beschikbaar, dan kan de hydraulische verharding in principe verder gaan. Valt de mortel te droog voor de hydraulische verharding, dan zal dat in principe ten goede komen aan dat deel van de kalk dat luchtverhardend is. Kortom, afhankelijk van welk stadium is bereikt, zal bij zowel vochtiger als drogere mortel de sterkteontwikkeling inderdaad en letterlijk min of meer continu kunnen toenemen. Dit antwoord geldt overigens niet voor mortels die hydraulisch zijn op basis van de toevoeging van puzzolanen (zoals tras) zoals al eerder besproken.

Zie ook hoofdstuk 3 § 6.3.

Verwerking kalkmortel

8 Zijn kalkspecies in het algemeen plastischer en beter verwerkbaar dan cementspecies en hoe komt dat?

Eerst dienen de gebruikte begrippen plastisch en verwerkbaar wat te worden verduidelijkt. Met plastisch wordt bedoeld vervormbaar, zonder te scheuren. Als zodanig kunnen we eigenlijk stellen dat plasticiteit een onderdeel van de verwerkbaarheid vormt. Met verwerkbaar wordt daarnaast vooral ook bedoeld dat de specie stabiel is in de kuip, zodat de metselaar niet voortdurend opnieuw hoeft te mengen. Die stabiliteit wordt in belangrijke mate bepaald door het watervasthoudend vermogen van de specie.

Het watervasthoudend vermogen is groter bij aanwezigheid van meer fijne deeltjes in de specie. Omdat kalk en met name steenkalk in het algemeen uit fijnere deeltjes bestaat dan cement (een relatief groot specifiek oppervlak heeft), is het watervasthoudend vermogen groot en zeker beter dan dat van cementspecies. Daarom is de verwerkbaarheid van een kalkspecie in principe inderdaad beter dan die van een cementspecie. Toch mag worden verwacht dat de moderne metselaar ook bij de verwerkbaarheid van kalkspecie gemengde gevoelens zal hebben. Dit heeft te maken met het feit dat in de huidige bouwpraktijk alle metselspecies een luchtbelvormer bevatten. Met een luchtbelvormer kan de verwerkbaarheid optimaal worden ingesteld. Zelfs bouwkalk (dat wil zeggen bastaardmortels van zowel steenkalk als schelpkalk) wordt tegenwoordig in Nederland vaak standaard met luchtbelvormer geleverd.

Plasticiteit en stabiliteit zijn echter niet de enige factoren die de verwerkbaarheid bepalen. Van belang is bijvoorbeeld ook dat de specie goed op de troffel blijft liggen, maar er ook zonder kleven afglijdt als de troffel wordt gekeerd. Verder moet

[p. 219]

de specie zich goed laten spreiden. Na het spreiden op de gereed liggende steenlaag moet de specie minstens zolang het vocht vasthouden als nodig is om de volgende steen goed te laten vlijen.

Het watervasthoudend vermogen van de specie mag ook weer niet te hoog zijn. Anders zou het verse metselwerk, na het bereiken van een zekere hoogte, instabiel worden, doordat de stenen onderin gaan ‘drijven’.

Bovenstaande beschouwing gaat met name op voor metselspecies. Voor voegspecies ligt het iets anders, omdat we daar eigenlijk meestal niet van plastisch kunnen spreken. Voegspecie wordt doorgaans tamelijk droog toegepast (dit vooral om smetten te voorkomen). Alleen voor het maken van snij- en knipvoegen is een relatief hoge plasticiteit (en daarmee een hoog watervasthoudend vermogen) vereist.

Plasticiteit (vervormbaarheid) kan overigens ook betrekking hebben op verharde mortel. Daaronder verstaat men dan het vermogen tot vervormen zonder dat scheurvorming ontstaat. De vervormbaarheid van verharde kalkmortel is aanmerkelijk groter dan die van cementmortel.

Zie ook vraag 9 en hoofdstuk 5 § 4.2.

9 Hoe kan de verwerkbaarheid van metselspecie worden verbeterd (zonder de eigenschappen negatief te beïnvloeden)?

De verwerkbaarheid van cementspecies kan onder andere worden verbeterd door het toevoegen van kalk. Dat levert dan bastaardmortels op.

Bij kalkspecies hoeft de verwerkbaarheid zelden verbeterd te worden, omdat juist dankzij de zeer kleine kalkdeeltjes de mortel eerder te vet dan te schraal aanvoelt. Mocht dat nodig zijn, dan kan de verwerkbaarheid van kalkspecies worden verbeterd door fijnere kalk te gebruiken. Immers, hoe fijner de kalk, des te groter is het specifiek oppervlak van het materiaal. De toename van het specifiek oppervlak gaat gepaard met de toename van het watervasthoudend vermogen en van de stabiliteit. Alleen bestaat dan het gevaar dat de mortel bij het verwerken vet aanvoelt en aan de troffel blijft plakken.

De verwerkbaarheid van mortel kan ook worden verbeterd door het toepassen van luchtbelvormers. Een luchtbelvormer verbetert de verwerkbaarheid door lucht als een soort glijmiddel te gebruiken waardoor de mortel minder water kan bevatten voor dezelfde verwerkbaarheid. De stabiliteit van de specie in de kuip wordt beter en ook het spreidvermogen van de specie neemt toe. Het watervasthoudend vermogen wordt echter juist verminderd. Dat laatste betekent dat de omringende stenen meer of eerder water aan de mortel kunnen onttrekken. Omdat de steen in dat geval meer kalkwater opzuigt, neemt in principe de kans op kalkuitbloei

[p. 220]

toe. Tevens is een luchtbelvormer ongunstig voor de hechting van de mortel aan de steen. Zeker met kalkmortels, die altijd al een geringere hechtsterkte hebben dan cementmortels, zou dit enig risico kunnen inhouden. In de meeste in Nederland geleverde bastaardmortels voor de nieuwbouw (zowel van portlandcement met steenkalk als met schelpkalk) is overigens, ter verbetering van de verwerkbaarheid, al luchtbelvormer toegevoegd.

Zie ook vraag 8 en hoofdstuk 5 § 4.2.

10 Welke speciesamenstelling en welk type kalk is het meest gevoelig voor vorst tijdens de uitharding?

In principe kan gesteld worden dat, naarmate er meer kalk in een mortel aanwezig is (en dus ook hoe meer de uitharding wordt bepaald door carbonatatie), ook de vorstgevoeligheid van de mortel tijdens de uitharding zal toenemen. Mortel met cement, hydraulische kalk of tras is minder vorstgevoelig tijdens de uitharding. Dit komt voor een deel doordat de uitharding van hydraulische mortel wordt bepaald door hydratatie (wat sneller gaat dan de carbonatatie van kalk) en anderzijds doordat het watervasthoudend vermogen geringer is. Eén van de randcondities voer vorstschade, een hoog vochtgehalte, zal zodoende bij een mortel met meer hydraulisch bindmiddel (en met name bij cement) minder snel voorkomen. Overigens zijn mortels op basis van zeer fijn zand vorstgevoeliger dan mortels op basis van grof zand.

Bij gebruik van een cementmortel met luchtbelvormer loopt men de minste kans op vorstschade aan verse mortel. Deze mortel zal snel uitharden en bevat relatief weinig water. Ook een kalkmortel met luchtbelvormer is behoorlijk goed bestand tegen vorstschade. In dat laatste geval geldt wel dat er risico blijft bestaan zolang de kalk niet is uitgehard. Bij restauraties waar kalk wordt gebruikt is het daarom van belang het werk goed te plannen (niet werken kort voor of tijdens vorst) en is het beschermen van het metselwerk tegen overmatige vochtbelasting, wind en vorst noodzakelijk.

Zie ook hoofdstuk 4 § 3.2.

Metselwerk, compatibiliteit

11 Welk type mortel of welke samenstelling is in verharde toestand mechanisch gezien het meest flexibel?

Een kalkmortel heeft ongetwijfeld een hogere vervormbaarheid dan een cementmortel. Rekening houdend met het zelfherstellend vermogen van kalkmortel zouden we kunnen veronderstellen dat een vette (kalk)mortel nog iets flexibeler geacht mag worden dan een kalkmortel met een lager bindmiddelgehalte.

Zie ook hoofdstuk 3 § 2.3, § 2.4 en § 6.3 en hoofdstuk 4 § 3.2.

[p. 221]

12 Geeft toevoeging van tras een sterkere hechting van de mortel aan de steen?

Omdat er bij de traskalkreactie silicaten worden gevormd, verbindingen die in principe verwant zijn aan de steen en omdat calciumsilicaat naaldvormige kristallen heeft, die als het ware tussen de korrels van de steen kunnen dringen, mag van de toevoeging van tras inderdaad een betere hechting verwacht worden. Er moet nogmaals aan herinnerd worden, dat tras alleen werkt bij aanwezigheid van kalkhydraat en water.

Tras wordt vaak in een verhouding één tras op één kalk toegepast. Bij die verhouding is er juist voldoende tras om geheel met luchtkalk te reageren. Is de kalk al enigszins hydraulisch, of streeft men geen volledig hydraulisch bindmiddel na, dan volstaat een geringere hoeveelheid tras. Er hoeft nooit meer tras te worden toegevoegd dan ter grootte van het volume aan luchtkalk terwijl het volume zand in vergelijking met het totaal van kalk en tras niet meer dan drie keer groter mag zijn.

Een typische verhouding van een mortel op basis van kalk, tras en zand is (in volumedelen) 1:1:5, of omgerekend naar 1 m³ zand (1450 kg), 100 tot 120 kg kalkhydraatpoeder en 180 kg tras.²¹⁴

Zie ook hoofdstuk 3 § 7.5.

13 Welke kalkmortel kan het best worden gebruikt in combinatie met een harde, weinig poreuze baksteen en welke met een zachte, poreuze baksteen?

Onder een harde dichte steen wordt een steen verstaan die een lage porositeit heeft en daardoor ook vaak een grotere druksterkte. Een bij hoge temperatuur gebakken steen heeft relatief grote poriën, maar het aantal poriën is kleiner dan bij een op lagere temperatuur gebakken steen van dezelfde klei, waardoor er sprake is van een lagere totale porositeit. Zo'n steen wordt in het algemeen omschreven als hard en weinig poreus.

Onder een zachte, poreuze baksteen kunnen we een steen verstaan met een grotere porositeit die meestal een lagere druksterkte heeft. Een bij lagere temperatuur gebakken steen heeft fijnere poriën, maar het aantal daarvan is groter, wat resulteert in een hogere totale porositeit. Zo'n steen wordt vaak omschreven als zacht of poreus en zal sneller vocht opzuigen.

Traditioneel kent de bouwpraktijk de vuistregel dat bij een harde steen ook een harde mortel en bij een zachte steen een zachte mortel gebruikt moet worden.

214 Zie hoofdstuk 1, § 1.1, tabel 1; met de daarin gegeven stortgewichten is deze berekening eenvoudig te maken. Dit zijn globale cijfers, dus in de literatuur vinden we soms iets afwijkende getallen, voor deze verhouding bijvoorbeeld 1430 kg zand, 130 kg kalk en 220 kg tras (Bertoldi 1987, p. 450).

[p. 222]

Die vuistregel moet gerelativeerd worden. Bij een zachte steen past het beste een zachte mortel. Een hardere steen verdraagt de toepassing van een hardere mortel, maar ook bij harde steen kunnen zachte mortels toegepast worden. Soms is het gewenst om ook bij de toepassing van een harde steen juist een zachte mortel te gebruiken. Wanneer vervormingen op kunnen treden is metselwerk in harde steen gebaat bij een zachte (meer flexibele) mortel.

Van belang is onder andere dat de elasticiteitsmodulus van beide materialen (mortel en steen) op elkaar afgestemd moeten zijn om te hoge inwendige spanningen als gevolg van thermische of mechanische vervormingen te vermijden. Uit een recente deelstudie in het kader van het EU-Pointing project²¹⁵ is gebleken dat de thermische uitzettingscoëfficiënt van de meest gangbare mortels weliswaar ongeveer twee keer zo groot is als die van bakstenen, maar dat alleen een zuivere cementmortel blijkbaar genoeg aan de baksteen is gehecht om deze te dwingen, om deze grotere thermische uitzetting te volgen. Dit laatste verklaart sommige schadefenomenen in metselwerk met zuivere cementmortel, waarvoor zwakkere stenen uiteraard gevoeliger zijn dan sterkere.

Met betrekking tot vochttransport vormt het trasraam een goed voorbeeld. Hier kan het best een bij hoge temperatuur gebakken (harde) steen (met relatief grove poriën) werden toegepast, in combinatie met een zeer dichte, fijnporeuze mortel. Het verschil in poriën tussen mortel en steen zorgt op de grens van steen en mortel voor een onderbreking in het poriesysteem. Deze onderbreking vormt een hoge weerstand tegen vochttransport en beperkt in hoge mate de kans op optrekkend vocht. Het volledig met elkaar in overeenstemming brengen van de poriesystemen van steen en mortel zou hier juist averechts werken. Door steen en mortel zou een mooi op elkaar aansluitend poriesysteem worden gevormd waarin vocht weinig weerstand ondervindt.

Zie ook hoofdstuk 3 § 7.5.

215 Hayen 2001 II.

Toepassing onder kritische omstandigheden

14 Kan kalk worden toegepast als er sprake is van een zoutbelasting en welk type kalkmortel is het minst gevoelig voor zoutschade?

Bij een zoutbelasting, zeker in combinatie met vocht, is de toepassing van kalkmortels (maar ook die van cementmortels) aan de nodige beperkingen gebonden. Zo is toepassing van een luchtkalk af te raden, omdat alleen al domar het vocht de carbonatatie en daarmee de verharding verhinderd wordt.

[p. 223]

Welke kalkmortel het minst gevoelig is voor zoutschade hangt uiteraard ook af van het type zout. Wanneer we uitgaan van sulfaten zijn er duidelijk risico's verbonden aan het gebruik van luchtkalk en hydraulische kalk, met name bij sterk vochtbelaste constructies; dat wordt bij de vragen en antwoorden hieronder toegelicht. Bij de aanwezigheid van chloriden kan de kalkmortel versneld verweren (vorming en snel uitspoelen van CaCl₂; zie ook hoofdstuk 4). Dit verschijnsel treffen we met name aan nabij de zee. Overigens kunnen we de versnelde verwering nabij de zee ook aantreffen bij cementvoegen, want ook in cementvoegen ontstaat door carbonatatie kalk (zie hoofdstuk 3 § 7.4, formule 3a en 3b).

Bij het gebruik van een traskalkmortel wordt in principe de kalk gebonden aan de tras en worden silicaten gevormd. Het risico op zoutschade is dan geringer. Randvoorwaarde is wel dat gedurende lange tijd voldoende water aanwezig is, anders blijft de tras een inerte toeslagstof en kan de aantasting toch plaatsvinden. Ook mogen er geen (kleiachtige) verontreinigingen in de tras voorkomen. Die kunnen uiteindelijk tot de vorming van thaumasietachtige verbindingen lelden. Zolang er nog ongebonden tras is, dient zo veel mogelijk voorkomen te worden dat de kalk carbonateert. Gecarbonateerde kalk is immers niet meer beschikbaar voor de gewenste reactie tussen tras en kalk.

Zie ook vragen 15, 16, 17 hierna en hoofdstuk 4 § 3.4.

15 Welk soort zand en welke korrelgradering kan het beste gekozen worden bij zoutbelasting?

Om tot een goed onderbouwd antwoord op deze vraag te komen, moet eigenlijk nog het nodige wetenschappelijk onderzoek plaatsvinden. Er zijn echter aanwijzingen dat een schrale mortel (weinig bindmiddel) met redelijk grof, eenkorrelig (goed gesorteerd) zand geschikt zou kunnen zijn. Tussen de korrels van dit zand (waarin alle zandkorreltjes ongeveer even groot zijn) blijft veel ruimte, die niet door bindmiddel wordt gevuld. Daardoor ontstaat een relatief grote porositeit en daarmee het vermogen tot zoutberging en droging.

Zie ook hoofdstuk 3 § 6.3.

16 Wat is het meest gunstige bindmiddeltype wanneer sprake is van een sulfaat- of chloridebelasting?

In geval van sulfaatbelasting kan met kalk als bindmiddel gips ontstaan. Wanneer in aanzienlijke mate gipsvorming optreedt kan schade door zwelling ontstaan. Bij hydraulische kalk of normaal portlandcement bestaat bij aanwezigheid van sulfaten het risico dat thaumasiet wordt gevormd, een nog sterker zwellende verbinding dan

[p. 224]

gips. Toepassing van een sulfaatbestendig bindmiddel vormt dan de beste oplossing. Men kan bijvoorbeeld kiezen voor een hoogovencement met een portlandklinker-gehalte < 35% en een dakgehalte hoger dan 65%, of sulfaatbestendig portlandcement (met een laag C₃A-gehalte).

Sulfaatbestendig portlandcement is portlandcement met een hoog ijzergehalte. Hierdoor is het aluminium gebonden als tetra-calcium-aluminium-ferriet (C₄AF) en niet als C₃A. Dit cement is zeer donker van kleur.

Bij aanwezigheid van chloriden kan met cement met een hoog C₃A-gehalte Friedels zout ontstaan, terwijl uit kalkmortels Ca(OH)₂ en CaCO₃ kan uitlogen. Ook in dit geval verdient dus een cementmortel met een laag C₃A-gehalte de voorkeur. Door het gebruik van een traskalkmortel, wordt in principe de kalk gebonden aan de tras en worden silicaten gevormd. Het risico van vorming van zwellende verbindingen wordt ook daarmee verkleind. De tras moet dan wel volledig kunnen reageren (zie ook vraag 14).

Zie ook hoofdstuk 4 § 3.4 en § 3.10.

17 Zijn er drempelwaarden bekend voor het sulfaat- en chloridegehalte, waaronder het risico van de vorming van schadelijke zoutverbindingen klein is?

Nee, er zijn helaas geen limieten bekend. Bovendien speelt ook de hoeveelheid water en de duur van de vochtbelasting een belangrijke rol met betrekking tot de gemiddelde hoeveelheid en op de spreiding van het zout in het metselwerk.

18 Is hydrofoberen een goede optie om schade door zwellende zoutverbindingen te voorkomen, ook als er reeds sprake is van een zoutaantasting?

Vooropgesteld dient te worden dat aangetaste (tot vervorming leidende) mortel meet worden verwijderd. Verder zal het van veel omstandigheden afhangen of het aanbeveling verdient om de muur te hydrofoberen.

Hydrofoberen moet absoluut ontraden worden als er sprake is van optrekkend vocht. Het uitvoeren van een waterafstotende behandeling op een zoutbelaste ondergrond is niet absoluut onmogelijk, maar wel bijzonder riskant. Gaat het om regenwatertoetreding via het muuroppervlak, dan kan hydrofoberen een van de eventueel te overwegen maatregelen zijn. Men dient zich daarbij steeds bewust te zijn van mogelijke risico's. Over het algemeen is - zeker zonder wetenschappelijk voeronderzoek - de behandeling niet aan te raden. Hoewel de weerstand tegen waterdamptransport als gevolg van een hydrofobering maar weinig zal toenemen, wordt transport van vloeibaar water er ernstig door gehinderd. Dat is gunstig waar het (regen)water van buiten betreft, maar bepaald ongunstig als dit water van binnen komt. Dat geldt niet alleen met betrekking tot optrekkend vocht, maar ook voor water dat door bijvoorbeeld lekkages en calamiteiten in de muur terecht kan ko-

[p. 225]

men. In dat geval zadelt men het metselwerk op met een verhoogde kans op schade.

Zie ook hoofdstuk 4 § 3.4.

4 Voorbeelden uit de praktijk

Praktijkvoorbeelden kunnen slechts een beperkt aspect van de werkelijkheid belichten. Daarom is door de Rijksdienst voor de Monumentenzorg in de marge van dit boek een enquête gehouden onder een aantal bouwbedrijven. Samen met de meest voorkomende vragen is deze enquête hiervoor, in § 3.3 en § 3.4, aan de orde gekomen. In deze paragraaf wordt deze reflectie van de praktijk gecompleteerd met enkele concrete voorbeelden, waarmee de vorige hoofdstukken naar de praktijk worden vertaald en geïllustreerd.

4.1 Kademuur langs de IJssel te Deventer

De circa 210 meter lange en acht meter hoge kademuur langs de IJssel te Deventer stamt uit de zestiende en zeventiende eeuw. Van grote delen van het baksteenmetselwerk is, gelet op de verschillende soorten baksteen en voegwerk, de geschiedenis van de kademuur af te lezen. In 1999 was het moment aangebroken om de muur te restaureren. Vanuit de visie op de restauratie dienden twee aspecten met betrekking tot de instandhouding van het historische metselwerk tijdens de restauratie te worden verenigd, namelijk het handhaven van de historische waarde in samenhang met het bereiken van een goede technische staat van het gehele werk.

Uit de resultaten van het onderzoek bleek dat grote delen van het metselwerk los waren komen te staan van het achterliggende werk. Mogelijkheden van hergebruik van dat materiaal dienden zich daarmee aan. Een belangrijk aspect voor het bereiken van een zo getrouw mogelijk authentiek beeld. Vanuit de hiervoor gestelde visie is de restauratie technisch voorbereid door onderzoek te doen. De resultaten daarvan vormen de basis van het restauratieplan.

Dat plan is met aanpassingen in de praktijk uitgevoerd. Visie en praktijk gaan niet altijd samen, zo blijkt ook in dit praktijkvoorbeeld. Dit voorbeeld illustreert vooral het belang van een goede materiaalkeuze, de keuze van de verwerking van de materialen en de manier waarop de controverse tussen theorie en praktijk moet worden overwonnen.

Een zestiende- en zeventiende-eeuwse kademuur is een interessant object. Het object is tot stand gekomen en in staat gehouden met gebruikmaking van materialen die toen voorhanden waren. De diversiteit daarvan is evident. De kademuur is gedurende eeuwen door tal van variabele krachten belast geweest. Als waterkerend werk weert

[p. 226]

hij water en weerstaat hij de stromende werking daarvan en het schurende ijs in de winter. De hitte van de zon in de zomer en de vrieskou van de winter doen hem uitzetten en krimpen. Daarnaast moet dit waterkerende werk ook de mechanische schade kunnen verduren, die ontstaat door het aanleggen van schepen. Op de kademuur vestigen zich muurbegroeiingen van velerlei aard.

Wanneer een dergelijk object wordt gerestaureerd, dan moet onder andere inzicht worden verkregen in de staat waarin de muur verkeert en in de gebruikte historische en (sub)recente materialen.

Van de kademuur zijn fotogrammetrische opnamen gemaakt, die zijn gebruikt voor het vastleggen van de onderzoeksgegevens maar ook voor het aangeven op welke wijze het herstel plaats moest vinden.

De staat van de te restaureren kademuur in Deventer is vastgesteld door middel van visuele inspectie maar ook door goed te luisteren naar de klank bij het bekloppen van de muur. De klank is een duidelijke indicatie voor het al dan niet aanwezig zijn van homogeen metselwerk.

Op basis van deze onderzoeksresultaten zijn voor de gehele muur restauratieprotocollen opgesteld. In Deventer zijn de volgende protocollen gehanteerd:

-	niets doen,
-	alleen voegwerk herstellen,
-	klein halfsteens inboetwerk verrichten en
-	grote, tot drie stenen diepe inboetingen tot stand brengen

Het materiaalkundige onderzoek ten behoeve van de inventarisatie van de materialen is in Deventer uitgevoerd in de vorm van visuele inspecties en petrografisch onderzoek. De verschillende soorten baksteen en de afmetingen daarvan zijn vastgelegd door ze te meten. Het petrografisch onderzoek leverde belangrijke gegevens op over de samenstelling van zowel de verschillende baksteensoorten als de mortelsoorten die in de loop van eeuwen zijn gebruikt. De keuze van de bemonsteringslocaties voor het petrografisch onderzoek is bepaald door de zichtbare aanwezigheid van de verschillende baksteensoorten.

Telkens is per bemonsteringslocatie de mortel en de baksteen separaat bemonsterd en onderzocht. In totaal zijn, verdeeld over de gehele lengte en hoogte van de muur, vijftien kernen geboord, waaruit dertig dunne doorsneden zijn vervaardigd ten behoeve van het petrografisch onderzoek. De vijftien mortelmonsters en de vijftien baksteenmonsters zijn onder vacuüm geïmpregneerd met een fluores-

[p. 227]

cerende hars, opdat de open structuren in beide materialen zichtbaar gemaakt konden worden tijdens het microscopische en fluorescentieonderzoek.

Van iedere gebruikte mortel is vastgesteld welk bindmiddel is gebruikt, wat de verhouding is tussen de hoeveelheid bindmiddel en toeslagzand, welke verouderingsverschijnselen aanwezig zijn en hoe de poriën zijn verdeeld. Van iedere gebruikte soort baksteen is de vorm van de poriën bepaald en de wijze waarop deze al dan niet met elkaar zijn verbonden.

Na deze materiaalkundige inventarisatie is de zoektocht begonnen naar geschikte nieuwe bakstenen voor het inboetwerk en is een keuze gemaakt voor de toe te passen mortel. Bij deze materiaalkeuze hebben twee uitgangspunten centraal gestaan. Het eerste werd gevormd door de eigenschappen van de historische materialen, zoals dat uit het onderzoek is gebleken. Het tweede was het streven naar een optimaal hygrisch huwelijk tussen oude en nieuwe materialen. Daar grote delen van de muur moeten worden vervangen en ingeboet is het immers van het grootste belang dat het water- en damptransport zowel door origineel als door nieuw werk ongehinderd kan blijven plaatsvinden.

Uit het onderzoek kwam naar voren dat de originele baksteen een kwaliteit heeft die we op de bouwplaats vaak als boerengrauw omschrijven (globaal overeenkomend met kwaliteit B2 volgens de vigerende norm) en dat een zeer vette kalkmortel toegepast is. Inboetingen van latere datum bestonden vaak uit klinkerachtige bakstenen, gemetseld in cementmortel. Ten gevolge van de te grote verschillen tussen de oorspronkelijke en nieuwe materialen, vertonen dergelijke inboetingen grote schade aan het metselwerk, waardoor ze geheel vervangen moesten worden. Het was evident dat deze fout niet herhaald mocht worden en gezocht moest worden naar een meer verantwoorde materiaalkeuze.

De originele bakstenen in de kwaliteit boerengrauw blijken niet gesorteerd te zijn op afmeting. Hierdoor zijn relatief grote verschillen in de strekkenmaat aanwezig, alsmede in de dikte van de baksteen. Moderne stenen ten behoeve van het inboetwerk zijn echter wel gesorteerd op maat. Bovendien heeft niet het gehele oude baksel de kwaliteit boerengrauw, maar zijn verschillen in hardheden aanwezig. De kwaliteit boerengrauw is een gemiddelde van het geheel. Verschillen in hardheid zijn inherent aan verschil in afmeting.

Hier doemt dus een controverse op tussen materiaalkundige eisen op basis van origineel materiaal en aard en beschikbaarheid van nieuwe materialen. Onderzoek aan potentieel toepasbare nieuwe bakstenen en vergelijking van de onderzoeksresultaten met die van de originele bakstenen bepaalt uiteindelijk de keuze van

[p. 228]

de inboetsteen. De keuze is dus een compromis tussen de technisch meest optimale eisen en beschikbaarheid op de markt, waarbij financiële overwegingen uiteraard ook een rol spelen. Er moet noodzakelijkerwijze sprake zijn van een compromis. Technisch optimale bakstenen kunnen wellicht nog wel gemaakt worden, maar zijn als gevolg van marktmechanismen niet of slechts tegen zeer hoge kosten verkrijgbaar. De herbruikbare bakstenen van het desbetreffende object zijn meestal wel technisch optimale bakstenen. Ook stenen van andere, (deels) gesloopte objecten dienen op hun toepasbaarheid als inboetsteen te worden onderzocht. Hier blijkt dat theorie, een aspect binnen de planvoorbereiding, niet altijd samen kan gaan met de praktijk bij de planuitvoering.

Meer flexibiliteit is mogelijk bij de keuze van de soort mortel omdat deze zich beter laat variëren. De resultaten van het petrografisch wortelonderzoek kunnen de basis zijn van de nieuwe mortel, gebaseerd op het originele recept, zo mogelijk nog iets aangepast aan moderne inboetstenen. Echter ook bij de keuze van de mortel moet ervan worden uitgegaan dat er zo weinig mogelijk verschillende soorten mortel voor de restauratie worden gebruikt. In de bouwlogistiek zou dat niet zo handig zijn.

Bij omvangrijke restauraties, zoals bijvoorbeeld van de kademuur te Gorinchem, is het logisch dat meerdere wortels gebruikt worden. Daar zijn deze geheel gebaseerd op de aangetroffen, historische materialen en in het verleden uitgevoerde restauraties. Bij kleinere restauraties, zoals in Deventer het geval is, moet zo mogelijk gezocht worden naar één mortel, waarmee bovendien kan worden gemetseld en kan worden doorgestreken, of plaatselijk gevoegd.

In Deventer is uiteindelijk, het baksteenmateriaal en de oude mortel kennende, gekozen voor een mortel op basis van gelijke hoeveelheden zand en schelpkalk, die sterk verrijkt is met tras waaraan een weinig hoogovencement is toegevoegd. Het cement zorgt voor de vereiste beginsterkte van het metsel- en voegwerk. Slechts een week na de voltooiing van de restauratie wordt de droog gemalen bouwkuip afgebroken en zal het water van de IJssel langs het nog verse metselwerk stromen en zullen de door de scheepvaart veroorzaakte golven er tegen slaan.

De bouwlogistiek is hier dus bepalend geweest voor de keuze van de toevoeging van het cement. De tras zorgt voor de verdere sterkteontwikkeling van deze waterkerende muur, waarbij juist de waterbelasting van de muur gunstig is voor de puzzolane reacties van de tras. Hier is dus tender andere de functie van het te restaureren object bepalend geweest bij de keuze van de belangrijkste hydraulische

[p. 229]

hulpstof in de schelpkalkmortel. Bovendien draagt de tras bij tot een goede verwerkbaarheid van de mortel, hetgeen een niet onbelangrijke eis is.

Samenvattend illustreert dit praktijkvoorbeeld in Deventer het volgende:

-	Er bestaat vaak een discrepantie tussen de visie op een restauratie (werkkamer) en de praktische uitvoering van de restauratie (steiger), bijvoorbeeld omdat behoud van onaangeroerd origineel materiaal vaak niet mogelijk is (maar wel het hergebruik daarvan),
-	Er bestaat vaak een discrepantie tussen de materiaalkundige eigenschappen van de originele materialen en van de benodigde nieuwe materialen, die doorgaans industrieel zijn vervaardigd,
-	De keuze van de nieuwe materialen wordt bepaald door: - eigenschappen van originele materialen (uitgangspunt), - verkrijgbaarheid van (hergebruik)materialen, - eigenschappen van industrieel vervaardigde materialen, - de prijs van aan te kopen materialen, - de functie van het te restaureren object en - de bouwlogistiek, inclusief verwerkbaarheid van de materialen,
-	De keuze van de martel is flexibeler dan van industriële bakstenen,
-	De oorspronkelijke restauratievisie kan door een verantwoorde materiaalkeuze, in combinatie met een pragmatische benadering op basis van bouwpraktijk toch behouden blijven en worden uitgevoerd.

4.2 Molen van Oelegem

In 1998 is de molen gerestaureerd, die in 1845 door Martinus De Wintcr in Oelegem werd gebouwd. Deze molen maalde tot aan de Eerste Wereldoorlog totdat de molen door een concurrerend bedrijf werd opgekocht met de bedoeling het molenbedrijf langzaamaan te beëindigen. Na de oorlog kreeg de molen verschillende andere functies zoals garage, opslagplaats en buitenverblijf. In 1962 werd een eerste herstel aan de buitenkant van de molen uitgevoerd, een poging om verder verval te voorkomen. De heemkundige kring De Brakken van Oelegem, die de molen ging huren, nam vanaf 1982 nieuwe initiatieven om tot vervolg van het herstel van de molen te komen. In 1986 werd een eerste noodherstel uitgevoerd dat gevolgd werd door een tweede herstel in 1990.

De kenmerkende problematiek van het insijpelen van water door de vaak hellende rompen van windmolens en de daarmee vaak gepaard gaande gekantelde ligging van de bakstenen, is voor de moleneigenaren en de bevoegde instanties een kwestie

[p. 230]

van voortdurende zorg. In 1995 heeft de Vlaamse Administratie bevoegd voor de Monumentenzorg getracht de problematiek van de waterinsijpeling in de molenromp aan de orde te stellen en hier zijn in de laatste jaren een aantal wijzigingen in de uitvoeringspraktijk uit voortgekomen.

Allereerst gaat men tegenwoordig uit van het concept van bevochtigen en drogen, dat wil zeggen dat men niet meer al het mogelijke doet om de bevochtiging van de molenromp volledig tegen te gaan - wat men in het verleden met veel noodlottige gevolgen heeft proberen te bereiken door het vervangen van de kalkvoeg door een cementvoeg.²¹⁶ Men was zich toen nog niet bewust van het feit dat juist het aanbrengen van een cementvoeg op een ondergrond bestaande uit kalkmortel, een extra complicatie met zich mee kan brengen. Tegenwoordig is men meer de theorie toegedaan dat metselwerk wel vochtig mag worden maar het moet goed kunnen drogen. Zorg voor een goede vochtbalans in het metselwerk! Dat is een andere benadering dan het absoluut voorkomen van het nat worden van het metselwerk. Na regen komt immers zonneschijn: het is in onze streken altijd nog langer droog dan nat. Maar home kan die goede vochtbalans worden bereikt?

De opbouw van de gevelafwerking die onder andere bij de restauratie van de molen van Oelegem²¹⁷ toegepast werd is hier erg informatief.

Figuur 51
Molen te Oelegem, na de restauratie © Lhoist

Bij de restauratie in 1997-'98 werd voor het herstel van het buitenmetselwerk van de hellende molenromp een systeem uitgewerkt dat bestond uit het verwijderen van de cementvoegen en het vervangen van deze door een voegmortel op basis van kalk. In dit geval werd hydraulische kalk gebruikt. Daarna werd de hellende molenromp gekaleid. Kaleien wil zeggen dat men de molenromp aansmeert met een mengsel dat voor 95% uit kalk bestaat en daarnaast uit een fijne zandfractie om de zo gevormde kalkverf wat te verdikken. Dit mengsel heeft de eigenschap

216 Vergelijk de geschetste praktijken in Groot 2002.

217 Molen 1997 en Molen 1998.

[p. 231]

van blijvend flexibel te zijn, haarscheuren en scheurtjes te kunnen dichten om zodoende te beletten dat regenwater in het metselwerk kan doordringen. Naast deze scheurvullende eigenschap staat dit kalkmengsel ook bekend als een buitenafwerking die zeer dampopen is. Het in de molenromp aanwezige water kan vooral bij drogend weer goed uitdampen. Veel historische gebouwen werden in het verleden op deze wijze afgewerkt, bijna jaarlijks werd de kaleikwast gehanteerd. Deze wijze van onderhoud is enigermate arbeidsintensief. Om daaraan tegemoet te komen werd in het geval van de molen van Oelegem besloten om over de kaleilaag nog een laag minerale verf (silicaatverf) aan te brengen. Silicaatverf is iets duurzamer dan het kaleiwerk. Door zijn minerale binding, net als kalk, heeft het eveneens een open structuur die sterk dampdoorlatend is. Naast het grote belang van het kiezen van een zo dampopen mogelijke afwerking hebben ook de kosten van onderhoud een belangrijke rol gespeeld in het totaal van alle afwegingen.

4.3 Begijnhof in Hoogstraten

Het begijnhof van Hoogstraten is een typisch voorbeeld van een Vlaams begijnhof en staat sinds 1998 op de Wereld Erfgoed Lijst, samen met twaalf andere begijnhoven. Het begijnhof van Hoogstraten is een voorbeeld van een begijnhof van het stadstype. Het werd recent gerestaureerd door een dynamische groep nieuwe bewoners en vrijwilligers en door een aantal vakbekwame restaurateurs met de steun van de Vlaamse Administratie voor de Monumenten en Landschappen. Bij de restauratie van de begijnhofhuisjes werd kalk in verschillende vormen gebruikt.

Na het verdwijnen van de laatste begijn in Hoogstraten werd de gemeente Hoogstraten eigenaar van het begijnhof. De gemeente slaagde er niet in om een geschikte bestemming voor het begijnhof te vinden. Het begijnhof werd ondertussen in 1972 beschermd als monument. Na herhaalde pogingen om een nieuwe bestemming voor het complex te vinden tekende de vereniging Het Convent, die 34 mensen groepeert, in 1992 een erfpachtcontract van 99 jaar met de stad. Tegen een bijdrage uit eigen fondsen en een soort lidmaatschapsbijdrage namen de 34 onderhuurders, die elk de beschikking kregen over een begijnenhuis, de restauratie van het begijnhof op zich.

Vandaag heeft het begijnhof van Hoogstraten zijn rust en charme herwonnen. De muren verbergen niet meer het leven van de begijnen maar dat van een groep mensen die het inzicht had om het begijnhof weer leven in te blazen en de plek opnieuw een ziel te geven, waaraan de witgekalkte gevels hun deel bijdragen. Kalk was één van de materialen die werden gebruikt bij de restauratie van het begijnhof.

[p. 232]

Kalk werd allereerst toegepast voor het vervaardigen van de voegmortel. Waar nodig werden de slechte voegen voldoende diep uitgenomen en werd een voegmortel op basis van één volumedeel hydraulische kalk op drie volumedelen zand toegepast. De voegmortel werd op kleur gebracht door het toevoegen van een beetje oker, een natuurlijk aardpigment dat bestand is tegen de hoge alkaliteit van de kalkmortel.

Figuur 52
Het Begijnhof te Hoogstraten na voltooiing van het werk. © Lhoist

Daarnaast vond kalk toepassing voor het pleisteren en ook kaleien van de gevels. Het witte karakter van de gevels van het begijnhof noopte de restaurateurs om sommige gevels opnieuw te pleisteren. Hierbij werd gekozen voor een bestaand pleistersysteem op basis van hydraulische kalk. Een onderlaag werd afgewerkt met een dunne bovenlaag die in bepaalde gevallen nog werd overschilderd met een luchthardende kalkverf of met een minerale verf (silicaatverf).

Voor sommige andere geveldelen werd gekozen voor het kaleien of slemmen van de gevels (zie § 4.2). Het aanbrengen van deze uit de historie bekende gevelafwerking heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan het historische karakter van het begijnhof van Hoogstraten.

4.4 Molen De Walvis te Schiedam

In september 1996 ontstond brand op een van de zolders van de in 1794 met kalkmortel gemetselde stellingmolen De Walvis te Schiedam. Binnen korte tijd stonden de houten zolders in lichterlaaie, die na enige tijd brandend op de begane grond stortten. De houten kapconstructie was toen al in vlammen opgegaan. Houten

[p. 233]

luiken en deuren verbrandden eveneens, door de sterke schoorsteenwerking bleek de brand fors aangewakkerd te worden. De temperatuur moet volgens de brandweer opgelopen zijn tot circa 900 °C. Drie kwartier later was de brand geblust. Maar ook gedeelten van de buitenste zone van het in kalk gemetselde werk aan de binnenzijde van de romp bleek op bijzonder wijze geblust te zijn, zoals later bij microscopisch onderzoek van mortelmonsters van de romp was te zien.

Ten behoeve van het herstel van De Walvis is onderzoek gedaan aan de kalkmortels en is een hersteladvies gegeven. Dit onderzoek illustreerde wat de gevolgen

Figuur 53
Molen De Walvis in Schiedam na de laatste restauratie. © Bert van Bommel

zijn van een hevige brand op kalkmortels. Want wat gebeurt er bij een hevige brand? De gecarbonateerde historische kalkmortel is te beschouwen als een (zandhoudende) kalksteen, die gebrand wordt, waardoor ongebluste kalk ontstaat. Het bluswater van de brandweer reageert met de ongebluste kalk, waardoor gebluste kalk ontstaat: het bindmiddel kalk, dat vervolgens weer met koolzuurgas uit de atmosfeer gaat reageren en daarna weer begint te carbonateren. Maar er gebeurt nog iets: het branden van de gecarbonateerde kalkmortel heeft een volumeverkleining tot gevolg, waardoor de metselmortel van de baksteen los komt, het blussen daarentegen heeft een volumevergroting tot gevolg, waardoor de gebluste mortel uit het metselwerk zwelt. Bovendien zijn de bakstenen ook sterk verhit en snel door bluswater gekoeld, waardoor ook nog eens de buitenste zone van de bakstenen is gaan spatten.

De omvang van de degradatiezone van baksteen en metselmortel is met petrografisch onderzoek. (zie § 1.3) vastgesteld. Bovendien kon met het petro-

[p. 234]

grafisch onderzoek ook de mortelsamenstelling van niet door brand aangetaste mortel worden bepaald en kon een hersteladvies worden gegeven. Bij die reconstructie is aan de binnenzijde de zone gedegradeerd metselwerk verwijderd en zijn de bovenste lagen verwoest metselwerk gesloopt en vervangen door nieuw metselwerk. Daarbij werd gebruik gemaakt van de aangetroffen mortelsamenstelling, een mortel van traskalk en zand in een verhouding van één staat tot twee. Zo veel als mogelijk was zijn intacte stenen van de buitenzijde van de romp opnieuw gebruikt. De nieuwe bakstenen die in de bovenste lagen moesten worden verwerkt zijn onderzocht op hun compatibiliteit met de aanwezige historische stenen. De korrelgrootteverdeling van het zand in de historische mortel kwam overeen met die van duinzand. Daarom is zand met een vergelijkbare zeefkromme gebruikt als verschralingsmiddel van de mortel. Op grond van de korrelgrootteverdeling van het historische zand bleek de authentieke mortel een licht vette mortel te zijn.

Omdat de binnenzijde van de romp na het verwijderen van de gedegradeerde bakstenen en mortel weer een toonbaar uiterlijk moest krijgen, is deze afgewerkt met een pleistermortel, die compatibel moest zijn met de historische materialen. Er is gekozen voor een kalkpleistermortel, waaraan zand is toegevoegd met een korrelgrootte < 1 mm. De bindmiddel-toeslagverhouding van deze mortel was twee staat tot drie. Daar waar het metselwerk niet gedegradeerd was, maar slechts roetschade vertoonde, is de roetlaag door stralen met olivien onder lage druk verwijderd. Daarna zijn ook de gereinigde plaatsen (dun) gepleisterd.

4.5 Vensters van de Eben Haezerkerk te Scheveningen

In de Eben Haezerkerk te Scheveningen verkeerden het rozetvenster en het maaswerkvenster in zeer slechte staat. Het metselwerk van gebakken profielsteentjes vertoonde door een sterke zoutbelasting ernstige schade. Bovendien hadden roestende ijzeren brugstaven plaatselijk het metselwerk uiteen gedrukt. De latex verflaag, waarmee getracht was de beginnende schade te camoufleren, was bijna geheel van de zoutbelaste ondergrond afgedrukt. Daar waar deze afsluitende laag nog aanwezig was, bleek deze zeer slecht gehecht te zijn op de baksteen. Tussen baksteen en latex had zich een laagje bouwschadelijke zouten afgezet. Dit dramatische schadebeeld van beide vensters noopte tot restauratie, waartoe een restauratieadvies moest worden gegeven.

Ten grondslag aan het restauratieadvies lag een vocht- en zoutonderzoek aan het metselwerk en een onderzoek naar de samenstelling van de mortel. Het bleek hier

[p. 235]

om een kalkmortel te gaan. De gebruikte baksteentjes waren voorgevormd gebakken.

Geconstateerd werd dat het metselwerk plaatselijk zeer sterk met vocht en zout belast was. De aangetroffen zoeten bestonden hoofdzakelijk uit natriumchloride (zeezout), hetgeen gezien de ligging van het object natuurlijk geen verrassing was. De mortel bleek een traskalkmortel te zijn, met een bindmiddel-toeslagverhouding tussen 2:3 en 1:2. De baksteentjes waren poreus en dus zacht gebakken. Gezien de korrelopbouw van het zand (< 1 mm, met een gemiddelde korrelgrootte van 0,7 mm) was tijdens de bouw een licht schrale mortel toegepast. De open poriën in deze mortel waren in de sterk zoutbelaste delen van het metselwerk geheel of gedeeltelijk opgevuld met zout.

Omdat behoud van zoveel mogelijk origineel materiaal centraal stond bij deze restauratie, zijn bakstenen en een metselmortel geadviseerd, die compatibel zijn met de originele materialen. Als vanzelfsprekend is het roestende ijzer vervangen door niet roestend metaal, brons in dit geval. De restauratie is in nauwe samenwerking tussen glazenier en metselaar uitgevoerd, nadat enkele venstertjes van de glas-in-loodramen in het atelier van de glazenier waren hersteld. De latex is geheel verwijderd en na restauratie is ervoor gekozen het metselwerk niet meer te schilderen.

De toepassing van een licht schrale mortel is in dit geval de meest optimale keuze, omdat het zout zonder verder schade te veroorzaken aan het metselwerk kan uittreden. In overleg met de kerkvoogdij is een beheersplan opgesteld, dat onder andere voorziet in het wekelijks droog verwijderen van de uitgebloeide zouten. Beide ramen zijn thans weer een lust voer het oog.