Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch?

Transcriptie

1 Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Editor Hilde De Clercq Brussel, Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium 26 maart 2010 Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

2 Voorwoord Historische gebouwen en monumenten hebben vaak te kampen met allerlei vochtproblemen veelal met schade tot gevolg. Met het oog op een duurzaam behoud van ons monumentaal patrimonium onderzoekt het KIK in nauwe samenwerking met het WTCB reeds verschillende decennia de materialen waaruit ons onroerend erfgoed is opgebouwd alsook de behandelingsproducten en technieken waaronder hydrofoberingen of waterwerende behandelingen. Binnen dit samenwerkingskader worden de kenmerken van commerciële waterwerende producten reeds sinds het begin van de jaren 80 van de vorige eeuw systematisch geëvalueerd aan de hand van aangepaste laboratoriumproeven gebaseerd op kunstmatige veroudering. De gebundelde resultaten vormen een overzichtelijk geheel dat de evolutie van de hydrofobeermiddelen en hun eigenschappen in kaart brengt. Dit onderzoeksgeheel heeft geleid tot een verruiming van de kennis van de kenmerken van deze zogenaamde moderne middelen die even wel reeds sinds eind de jaren 50 van de vorige eeuw aangeboden worden. De restauratiewereld kenmerkt zich door controverses en wisselende affecties voor waterwerende behandelingen die veelal gebaseerd zijn op subjectieve interpretaties van bestaande gegevens. In tegenstelling tot vroeger wordt vandaag meer dan ooit het nut van een waterwerende behandeling sterk in vraag gesteld, een vraagstelling die extra gevoed wordt door het irreversibele karakter ervan en door praktijksituaties waar het beoogde effect niet wordt gehaald. Tijdens deze studiedag, georganiseerd door het KIK en het WTCB, worden waterwerende behandelingen toegelicht vanuit de wetenschappelijke invalshoek als vanuit de praktijk. Deze studiedag beoogt enerzijds een verruiming van de kennis van de kenmerken van waterwerende behandelingen en anderzijds een forum tot constructieve wisselwerking tussen diverse partijen. De organisatoren wensen langs deze weg Rewah en FTB-Remmers te bedanken voor hun medewerking. Hilde De Clercq (KIK) en Yves Vanhellemont (WTCB) Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

3 Programma Voorzitter: Roald Hayen 8.45 uur Ontvangst en registratie 9.30 uur Verwelkoming 9.45 uur Technische kenmerken van waterwerende middelentestrapporten-butg Yves Vanhellemont - WTCB, Limelette uur Duurzaamheid van waterwerende behandelingen Hilde De Clercq - KIK, Brussel uur Koffiepauze uur Waterwerende behandelingen op beton Luc Schueremans - K.U. Leuven uur Een waterwerende behandeling : geen standaard bestekartikel Luc Karremans - Technische Diensten K.U. Leuven uur Lunch uur Waarom opteren voor een waterwerende behandeling? Charlotte Nys - Origin, Brussel uur Waterwerende behandelingen: nuttig? - Visie van de overheid Karel Robijns Agentschap R-O Vlaanderen, Directie Coördinatie Werking, Brussel uur Koffiepauze uur Inbreng van de fabrikant in de ontwikkeling van aangepaste hydrofoberingsmiddelen. Marianne Godts - FTB Remmers uur Waterwerende middelen in België - een overzicht Reginald Arnaert - Rewah uur Discussieronde uur Afsluitend drankje Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

4 Inhoudsopgave Yves Van Hellemont Technische kenmerken van waterwerende middelen-testrapporten-butg 5 Hilde De Clercq Duurzaamheid van waterwerende behandelingen 15 Luc Schueremans Waterwerende behandelingen op beton 28 Luc Karremans Charlotte Nys Karel Robijns Marianne Godts Een waterwerende behandeling : geen standaard bestekartikel Waarom opteren voor een waterwerende behandeling? Waterwerende behandelingen: nuttig? - Visie van de overheid Inbreng van de fabrikant in de ontwikkeling van aangepaste hydrofoberingsmiddelen Reginald Arnaert Waterwerende middelen in België - een overzicht 87 Sprekerslijst 91 Colofon 92 Bijlage 93 Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

5 Technische kenmerken van waterwerende middelen testrapporten - BUTGb Yves Vanhellemont, André Pien Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf (WTCB), Lombardstraat 42, 1000 Brussel Dr. Hilde De Clercq Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium (KIK), Jubelpark 1, 1000 Brussel 1. Inleiding Behandelingen met waterwerende middelen vormen een klasse van restauratieingrepen die wijd verspreid toegepast worden. Deels door hun eigen succes hebben ze, door een té wijde verbreiding, vaak een kwalijke reputatie gekregen. En vaak worden ze eveneens toegepast met verwachtingen die te hoog gespannen zijn. Die niet ingevulde verwachtingen komen de reputatie uiteraard niet ten goede. Nochtans is het een gevelbehandeling die, mits oordeelkundige toepassing van de juiste producten en vooral met realistische verwachtingen, uitermate geschikt is om de toestand én de duurzaamheid van een gebouw gevoelig te verbeteren. Het gebruik van een goed product is natuurlijk cruciaal. Er zijn heel wat technische en kwantificeerbare eigenschappen die een vrij volledig beeld kunnen geven van de prestaties van een waterwerend middel. Het bepalen van deze eigenschappen vormt de kern van een procedure die in een samenwerking tussen het Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium (KIK) enerzijds, en het Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf (WTCB) anderzijds, aanleiding heeft gegeven tot het bijna systematisch testen van de waterwerende oppervlakteproducten die aangeboden worden op de Belgische Markt. Deze procedure vormt op haar beurt de basis van Technische Goedkeuringen (ATG) die uitgereikt worden door de Belgische Unie voor Technische Goedkeuringen in de bouw (BUTGb). 2. Wat is een waterwerend middel? Waterwerende middelen zijn kleurloze producten die bedoeld zijn om poreuze materialen waterwerend te maken zonder de waterdampdiffusiekarakteristieken gevoelig te wijzigen [1]. Een korte definitie, die heel wat impliciete én expliciete informatie omvat: Het gaat over gevels, met andere woorden, verticale oppervlakken. Horizontale of schuine oppervlakken zijn met waterwerende producten niet tot nauwelijks effectief te behandelen. Poreuze materialen: het aanbrengen van een waterwerend product op weinig poreuze materialen is weinig zinvol en kan zelfs aanleiding geven tot vlekvorming. De algemene term is waterwerend hetgeen niet symbool staat voor waterdicht. De wateropname van poreuze materialen zal na een Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

6 waterwerende behandeling zeer sterk gereduceerd worden. De ervaring leert echter dat in uitzonderlijke gevallen dergelijke succesvol behandelde oppervlakken, bij zeer sterke en vooral langdurige slagregen, soms toch water opnemen. Hoewel dit doorgaans zeer sporadisch is, en gezien de relatief lage debieten, kan evenwel niet worden gesteld dat waterdichtheid aan de orde is. Het uitzicht mag niet gevoelig veranderen: de kleur, de luminositeit (graad van lichtheid) en de glans van gevelmaterialen mogen niet noemenswaardig veranderen na waterwerende behandeling. Het feit dat men de term noemenswaardig hanteert suggereert wel dat er minieme wijzigingen kunnen optreden. Maar deze wijzigingen zijn doorgaans nauwelijks tot niet zichtbaar met het blote oog en verdwijnen vaak na verloop van tijd. De waterdampdiffusiekarakteristieken mogen niet noemenswaardig veranderen. Dit is een absolute technische noodzaak gezien een gevel in geval van vochtpenetratie, bvb via barstjes en scheurtjes, moet kunnen drogen. Dit in tegenstelling tot diverse voornamelijk in het verleden toegepaste drogingsbelemmerende gevelafwerkingen, zoals bitumen, cementeringen, vernissen, olieverf). Allerhande vernissen die verkrijgbaar zijn in de handel, met als doel om gevels waterdicht te maken, zijn dus géén waterwerende oppervlaktebehandelingen: ze zijn niet dampopen, en zullen een belangrijke impact hebben op het uitzicht van de gevel. Behoudens uitzonderingen zijn ze eerder te mijden. Waterwerende oppervlaktebehandelingen hebben dus met andere woorden als doel om de waterabsorptie van een gevel te beperken of zelfs te stoppen, maar zonder dat de dampdiffusie verhinderd wordt. Beide kenmerken zijn perfect kwantificeerbare grootheden. Maar wat dan met die andere kwaliteiten, die zo vaak aan dergelijke behandelingen worden toegeschreven? 3. Algen- en mosremmend? Men kan de indruk hebben dat een gevel minder snel bemost of vergroent na een waterwerende oppervlaktebehandeling. Dit impliceert niet dat een dergelijke behandeling mosremmend is. Het is eerder een positief neveneffect van het feit dat een gevel, die droger wordt, een minder gunstig milieu biedt voor algen en mossen om er te groeien. In heel specifieke omstandigheden echter kan een waterwerende oppervlaktebehandeling net een gunstig microklimaat aan het geveloppervlak bieden waardoor de groei van algen en mossen gestimuleerd wordt. Dat is typerend voor door bomen beschaduwde gevels of aan waterkanten. In die specifieke gevallen kan een waterwerende behandeling worden toegepast mits voorafgaandelijke preventieve aanpak van de micro-organismen door middel van een aangepaste biocide. Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

7 4. Verduurzaming van bouwmaterialen? In de strikte zin verduurzamen waterwerende producten een bouwmateriaal niet (of toch nauwelijks). Hetgeen er werkelijk gebeurt is dat door het wegnemen van dé noodzakelijke voorwaarde voor het merendeel van de schade aan gevels, meer bepaald water, allerhande schademechanismen geen vrij spel meer hebben: vorst, zure regen en indringing van zout water. De materialen zijn daardoor niet verduurzaamd, maar ze zullen wel veel langer in goede conditie blijven, mits er aan een aantal elementaire basisvoorwaarden voldaan is. Vooreerst dient de behandelde gevel in goede staat te zijn. Een gevel die vol gaten en scheuren zit kan je nog zo goed behandelen, hij zal blijven waterinfiltratie vertonen. Verderop wordt uitgelegd dat dit een potentieel gevaar kan zijn en een waterwerende behandeling de toestand van de gevelmaterialen benadeelt. 5. Proper houden van gereinigde gevels? Het gaat hier niet over mossen en algen, maar wel over stof en roet aanwezig in de atmosfeer. Over het zelfreinigend effect van waterwerende behandelingen wordt fel gediscussieerd. Er zijn zelfs geruchten dat bepaalde hydrofobeermiddelen de gevel vettiger zouden maken, of dat ze zouden verweken, waardoor vuil nog sneller aan de gevels blijft kleven. Vanwaar deze uitspraken komen is ons niet gekend. Misschien heerst verwarring tussen siliconengebaseerde waterwerende producten en siliconenkitten? Feit is dat de waterwerende producten die voldoen aan de hoger vermelde definitie, gevels wel degelijk properder houden. Het meest systematische bewijs is het proefstation van het WTCB in Limelette, waar in 1967 een testmuur met 30 witte kalkstenen werd opgebouwd, waarbij delen van de steen met producten uit die tijd behandeld werden, en delen niet. Uiteindelijke doel van die muur was om de duurzaamheid van de behandelingen te bestuderen. Het mooie aan deze opstelling is dat er bijna afgelezen kan worden welke behandelingen na meer dan 40 jaar nog vrij goed werken: die zones zijn een stuk properder dan de oppervlaktes, van dezelfde steen, die niet behandeld werden. Talrijke praktijktoepassingen van hydrofobeermiddelen die plaatselijk zijn aangebracht op gebouwen laten hetzelfde zien. Theoretisch is het ook eenvoudig te vatten waarom dit zo is. Het water dat over gevels vloeit bij regen bevat allerlei onzuiverheden. Stof dat in de lucht hangt, maar ook stof dat reeds op de gevel hing. Met behulp van water worden deze onzuiverheden afgezet in de poriënstructuur, waardoor deze niet kunnen weggewassen worden door afstromend regenwater. Bij een waterwerende gevel kan het vuil echter niet diep in de poriën worden afgezet. En daardoor stroomt vuil ook weer gemakkelijker van de gevel af tijdens regenperiodes, met een nette gevel als resultaat. De realiteit is echter dat dit effect moeilijk in het laboratorium kan worden getest. Eigenlijk bestaat tot heden geen procedure om op een versnelde wijze het vervuilingsproces van bouwmaterialen in het laboratorium te onderzoeken. Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

8 Dat een dergelijke test complex zou zijn hoeft geen betoog, gezien deze zowel beroeting of bestoffing van een substraat, gecombineerd met een afspoeling inhoudt. 6. Wat wordt er dan wél getest? Het effect van een waterwerende behandeling kan kwantitatief op volgende kenmerken, die in de betreffende definitie worden aangegeven, bepaald worden: de waterabsorptie; de waterdampdoorlaatbaarheid; en, het visueel aspect (kleur en glans). De waterabsorptie wordt daarnaast opgevolgd in functie van kunstmatige veroudering die de duurzaamheid van een waterwerende behandeling in kaart brengt. Een belangrijke test, niet zozeer voor de efficiëntie van het product, is de identificatie van het waterwerend product. Een dergelijke test is absoluut noodzakelijk indien een gebruiker wenst na te gaan in hoeverre een door hem/haar aangekocht product conform is aan dit destijds getest voor de opmaak van het testrapport en/of dit vermeld in het lastenboek. In geval een product dat beschikt over een technische goedkeuring wordt gekozen is dergelijke conformiteitstest principieel overbodig. De procedure voor een technische goedkeuring omvat immers een regelmatige identiteitscontrole van het product in de fabriek. De volledige proefprocedure, zoals weergegeven in de eerder vermelde Technische Voorlichting 224 over waterwerende oppervlaktebehandelingen, werd gevoegd aan de bijlage van deze syllabus. In hetgeen volgt geven we nog een aantal bemerkingen bij de procedure. 7. Identificatie van het product Het product wordt geïdentificeerd aan de hand van het droge-stofgehalte en de analyse van het IR-absorptiespectrum (Fourier Transformatie Infrarood spectroscopie, FT-IR). Het FT-IR spectrum vormt de vingerafdruk van het product: zowel het solvent als het actief bestanddeel (en andere bestanddelen) hebben een uniek absorptiepatroon waaruit de aard van de scheikundige groepen wordt afgeleid. De concentratie aan actieve bestanddelen kan hieruit niet worden opgemaakt. Het droge stofgehalte kan een maat zijn voor het gehalte aan actieve bestanddelen. Hierbij wordt een gekende hoeveelheid product geconditioneerd bij standaardomstandigheden gedurende één week. Uit het gewichtsverschil wordt het percentage droge stof afgeleid. Er dient hierbij benadrukt dat het Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

9 percentage droge stof geen synoniem is voor het gehalte aan actieve stof. Voornamelijk in geval van sterk vluchtige actieve bestanddelen zal het percentage droge stof sterk afwijken van de concentratie aan actieve bestanddelen. Het percentage droge stof is naast de FT-IR analyse onontbeerlijk voor de conformiteitstest van een bepaald type product. 8. Substraten Vier substraten worden gebruikt voor de opmaak van een testrapport, meer bepaald drie natuurstenen (Massangis, Euville, Savonnières) en één type baksteen. De keuze voor de natuursteen is gebaseerd op hun veelvuldige toepassing in Belgische bouwconstructies enerzijds en hun verschillende poriënstructuur anderzijds. Massangis en Euville steen hebben een porositeit rond 10%. Het merendeel van de poriën van de Massangis steen is zeer fijn in tegenstelling tot deze van de Euville steen. Net zoals voor de baksteen is de porositeit van de Savonnières steen opmerkelijk hoger (rond 30%) voornamelijk bestaande uit middelgrote poriën. Bijkomende redenen voor de keuze van deze drie types natuursteen is de makkelijke verkrijgbaarheid naast de vrij homogene materiaalkenmerken. Voor een systematische testmethodiek is het met name een absolute noodzaak dat de meetresultaten van verschillende producten onderling vergelijkbaar zijn. Uiteraard zijn de proefstukken vrij van scheuren of andere defecten. Een eventueel scheuroverbruggend effect maakt dan ook geen deel uit van de proefprocedure. In de praktijk nemen we aan dat hydrofobeermiddelen geen scheuroverbruggend effect hebben van zodra de scheur breder is dan 0,3 mm. 9. Karakterisering van de proefstukken voor de test. Voorafgaandelijk aan de waterwerende behandeling worden de proefstukken individueel onderworpen aan een karakteriseringstest bestaande uit de kleur-, de glans- en de waterabsorptiemeting onder lage druk (Karsten meting). De testresultaten dienen als referentie ter interpretatie van het effect van de waterwerende behandeling. 10. Behandeling van de proefstukken Er werd geopteerd voor een behandelingswijze die zoveel mogelijk deze van de praktijk benadert. In de praktijk worden producten (idealiter) aangebracht tot ogenblikkelijke verzadiging, door middel van spray, met een borstel of een rol. Deze methodiek is moeilijk toepasbaar op proefstukken van beperkte afmetingen (15x5 cm). Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

10 Parallelle testen uitgevoerd in situ en in het laboratorium hebben uitgewezen dat een proefstuk dat gedurende 5 seconden in contact met het waterwerende middel wordt gebracht een vergelijkbare verbruik vertoont als een gevel die behandeld wordt tot ogenblikkelijke verzadiging. Voor de crèmevormige producten is de behandeling eenvoudiger: er wordt product aangebracht volgens de producthoeveelheden aangeraden door de fabrikant. 11. Conditionering van de proefstukken Na behandeling worden de proefstukken geconditioneerd gedurende één week bij 20 C/50% relatieve vochtigheid, noodzakelijk vo or het verdampen van het verdunningsmiddel enerzijds en de polymerisatie van de actieve bestanddelen anderzijds. 12. Initiële doeltreffendheid van het product Voor de bepaling van de initiële doeltreffendheid van een waterwerende behandeling kunnen twee types waterabsorptieproeven worden uitgevoerd, de waterabsorptie onder lage druk en de capillaire waterabsorptie. Deze laatste wordt, alhoewel internationaal wijd toegepast, door het WTCB en het KIK niet toegepast. De reden hiervoor is: een capillaire waterabsorptie dient uitgevoerd op proefstukken van andere afmetingen (5x5x5 cm) dan deze voor de kunstmatige veroudering (15x5x2 cm). Dit impliceert een verhoging van het aantal proefstukken. Bovendien is een dergelijke proef tijdsrovend (tot 48 uur) hetgeen de planning van de proeven bemoeilijkt. een capillaire waterabsorptieproef sluit niet geheel aan bij de realiteit, in het bijzonder de tijdsduur. Slagregenbelasting duurt met name zéér zelden meerdere uren of dagen. Een meting van de waterabsorptie onder lage druk, de zogenaamde Karsten meting, simuleert een blootstelling aan regen bij een winddruk van 140 km/uur gedurende een kortere tijd (15 minuten) waardoor deze nauwer aansluit bij de realiteit. 13. Duurzaamheid van een behandeling Bepaalde chemische bindingen van een gepolymeriseerd waterwerend product kunnen tijdens blootstelling aan UV-stralen gebroken worden. Het resultaat van dit oppervlakteverschijnsel is een verlaagd parelend effect van de waterwerende behandeling hetgeen vaak ten onrechte wordt geïnterpreteerd als een verlies van een waterwerend effect. Onderzoek heeft even wel uitgewezen dat het parelend effect geen maat is voor de efficiëntie van een product [2,3]. Waterwerende behandelingen, voor zover oordeelkundig Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

11 uitgevoerd, kunnen tot 30 à 40 jaar doeltreffend zijn [4-6] en dit terwijl het parelend effect reeds lang verdwenen kan zijn. Duurzaamheid is een aspect dat in het buitenland niet systematisch door laboratoria getest wordt, hoewel dit toch een belangrijke eigenschap is. Vanuit economisch en ecologisch standpunt is het immers niet wenselijk dat een behandeling om de 5 jaar wordt herhaald. Duurzaamheidstesten hebben bovendien als voordeel dat ook de werkelijke eigenschappen van watergedragen producten tot uiting komen. Aangebrachte waterige emulsies of gedispergeerde producten hebben de vervelende eigenschap dat ze niet onmiddellijk een gewenst waterwerend effect vertonen en dit ten gevolge van de aanwezigheid van zogenaamde emulgatoren. Eens deze van de gevel weggespoeld zijn, werken dergelijke producten doorgaans prima. Indien men bijgevolg enkel de initiële efficiëntie zou meten, zouden dergelijke watergebaseerde producten systematisch slechter scoren dan solventgedragen producten. Bij de kunstmatige verouderingstest wordt ook het uitspoelen van de emulgatoren gesimuleerd, waardoor deze test ook een beter beeld geeft van de prestaties van watergebaseerde producten. 14. Waterdampdiffusie karakteristieken Zoals eerder vermeld verandert een waterwerende oppervlaktebehandeling de waterdampdiffusie kenmerken niet noemenswaardig. Dit heeft alles te maken met het feit dat het hier niet om filmvormende of poriënvullende producten gaat. De poriën blijven na behandeling open waardoor watermoleculen in de vorm van waterdamp naar buiten kunnen diffunderen. Hieruit mag niet worden afgeleid dat een waterwerende behandeling het drooggedrag van een bouwmateriaal nauwelijks beïnvloedt. Het drooggedrag van een onbehandeld materiaal bestaat immers uit twee fasen: een eerste en snelle fase waarbij vloeibaar water migreert naar het oppervlak door capillaire stromingen en van daar verdampt. Van zodra het vochtgehalte onvoldoende is om het oppervlak nat te houden, treedt droging op door diffusie van waterdamp vanuit het materiaal naar het oppervlak. Dit laatste komt overeen met de tweede en eerder trage droogfase. In geval van een waterwerende behandeling is droging enkel mogelijk dmv diffusie van waterdamp doorhaan de waterwerende laag hetgeen een veel trager proces is. Dit verklaart ook waarom een waterwerend product best niet te diep in de ondergrond doordringt: het is immers een oppervlaktebescherming, die het droogproces van via de gevel ingedrongen water alsnog mogelijk maakt. Het verlaagd drooggedrag van een bouwmateriaal behandeld met een waterwerend middel heeft ook gevolgen voor de toepassingsmogelijkheden. Voor gevels die lijden aan capillair opstijgend grondvocht of kampen met een lekkende dakgoot wordt een waterwerende behandeling afgeraden. Dit is eveneens het geval voor gevelmaterialen met een belangrijk scheurenpatroon. Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

12 Hoewel de meting van de droogsnelheid van behandelde materialen in de procedure in bijlage wordt vermeld, wordt ze niet systematisch uitgevoerd in de testprocedure. Er wordt van uitgegaan dat, bij dampopen systemen, de droogsnelheid op een vergelijkbare manier beïnvloed wordt. 15. Invloed op het uitzicht De invloed van een waterwerende behandeling op het visueel aspect wordt nagegaan aan de hand van kleur- en glansmetingen. Wat kleur betreft wordt aangenomen dat een kleurverschil, uitgedrukt als E, < 3 niet zichtbaar is met het blote oog. Alhoewel een kleurverschil van vele factoren afhangt (persoonsgebonden gevoeligheid, aard van de belichting, textuur en homogeniteit van het substraat) wordt een gemeten waarde lager dan 3 als algemeen aanvaardbare consensus beschouwd. Er dient bemerkt dat kleur- en glanswijzigingen ten gevolge van een waterwerende behandeling doorgaans in de loop van de tijd verdwijnen. 16. Klasse-indeling van de prestaties van de producten Om niet verloren te lopen in cijfers worden de prestaties van een waterwerende behandeling naast cijfermatig, ook in klassen uitgedrukt. De verschillende prestatieklassen staan netjes aangegeven in de TV224 gevoegd aan de bijlage. 17. Technische Goedkeuringen Op basis van de testrapporten die door het samenwerkingsverband WTCB-KIK worden afgeleverd, kan, mits betaling, een Technische Goedkeuring bij de BUTGb worden aangevraagd. Dergelijke goedkeuring herneemt de resultaten in de rapporten, samen met aanbevelingen voor het gebruik van de producten. Het is belangrijk om op te merken dat Technische Goedkeuringen aangevraagd moeten worden door de fabrikant en dus niet automatisch uitgereikt worden. Een technische goedkeuring garandeert principieel een constant productieproces waaruit dezelfde prestaties van aangekochte producten als het destijds geteste product kunnen worden afgeleid. Het beschikken over een Technische Goedkeuring is principieel geen maatstaf voor het goed gedrag van een waterwerend product. Het is steeds belangrijk om in het verslag na te gaan of het product ook effectief goed is voor de toepassing die men voor ogen heeft. Het is immers perfect mogelijk dat een uitstekend product voor baksteenmetselwerk maar matig scoort voor een kalksteen. Of dat de resultaten op de ene kalksteen niet dezelfde zijn als op de andere. Indien een product niet beschikt over een technische goedkeuring mag hieruit niet worden afgeleid dat de prestaties ervan laag zijn. Zeker in dit geval is het Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

13 ten sterkste aangewezen producten geleverd op de werf te onderwerpen aan een conformiteitscontrole. Een staal van het aangekochte product wordt door de laboratoria van het KIK, die over de noodzakelijke databank van waterwerende middelen beschikt, opnieuw onderworpen aan een identificatieproces bestaande uit het droge-stofgehaltebepaling en een FT-IR analyse. De bovenstaande testmethode, en ook de technische goedkeuringen, hebben enkel betrekking op het product getest op aan aantal ondergronden in laboratoriumomstandigheden. Ze garanderen geenszins dat elke behandeling in de praktijk gebruik makende van een dergelijk product systematisch gelijkaardig zal presteren. Om de kwaliteit van een waterwerende gevelbehandeling te garanderen, is niet enkel het product van belang. Van even groot belang zijn de omstandigheden (weer, temperatuur, wind, luchtvochtgehalte, ), de toestand van het substraat (voldoende droog, voldoende samenhangend, al dan niet geschikt zijn van het substraat om überhaupt behandeld te kunnen worden, ), de bekwaamheid van de uitvoerder en de wijze van aanbrengen (van boven naar beneden, voldoende product, niet teveel product,...). Alle technische goedkeuringen zijn gratis te downloaden van de website van BUTGb ( en uiteraard ook verkrijgbaar via de fabrikanten of importeurs van deze producten. 18. Besluit Waterwerende oppervlakteproducten zijn een welgedefinieerde klasse van producten, die ervoor zorgen dat de wateropname door capillariteit verminderd wordt, zonder dat de dampdiffusie of het uitzicht van het behandelde materiaal verandert. Dat is het allerbelangrijkste doel van dergelijke behandeling. De systematische testprocedure ter evaluatie van het gedrag van waterwerende middelen, op punt gesteld door het samenwerkingsverband WTCB-KIK, is gebaseerd op de hygrische eigenschappen van baksteen en natuursteen. Deze procedure wordt reeds sinds de jaren 1980 toegepast die leidt tot een gecentraliseerde kennis van in België aangeboden producten, hetgeen uniek is op wereldvlak. De uitgebreide procedure op zich geniet overigens veel interesse vanuit het buitenland. Deze testprocedure kan gevolgd worden door de aanvraag van een technische goedkeuring. De technische goedkeuring geeft aan dat er een constante productkwaliteit is, én dat het product voor minstens een aantal toepassingen geschikt is. We willen er nog op wijzen dat gelijkaardige labels zoals (technische goedkeuringen) in het buitenland of op Europees niveau niet noodzakelijk dezelfde lading dekken. Zo is een CE-markering bijvoorbeeld geen kwaliteitskeurmerk, wat een technische goedkeuring wél is. Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

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

15 Duurzaamheid van waterwerende behandelingen Hilde De Clercq Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium (KIK), Jubelpark 1, 1000 Brussel Yves Vanhellemont, André Pien Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf (WTCB), Brussel 1. Inleiding Historische gebouwen en monumenten hebben vaak te kampen met allerlei vochtproblemen veelal met schade tot gevolg. Vaak dient de oorzaak van de vochtproblematiek te worden gezocht in meerdere vochtbronnen: lekkende dakgoot, capillair opstijgend grondvocht, condensatie, waterdoorslag, enz... Met het oog op een duurzaam behoud van ons monumentaal patrimonium onderzoekt het laboratorium van het KIK in nauwe samenwerking met het WTCB reeds verschillende decennia de materialen waaruit ons onroerend erfgoed is opgebouwd alsook de behandelingsproducten en technieken waaronder hydrofoberingen of waterwerende behandelingen [1-17]. Binnen dit samenwerkingskader worden de kenmerken van commerciële waterwerende producten reeds sinds het begin van de jaren 80 van de vorige eeuw systematisch geëvalueerd aan de hand van aangepaste laboratoriumproeven gebaseerd op kunstmatige veroudering. De gebundelde resultaten vormen een overzichtelijk geheel dat de evolutie van de hydrofobeermiddelen en hun eigenschappen in kaart brengt. Dit onderzoeksgeheel heeft geleid tot een verruiming van de kennis van de kenmerken van deze zogenaamde moderne middelen die even wel reeds sinds de jaren 60 van de vorige eeuw aangeboden worden [18-21]. De monumentenwereld in Vlaanderen kent controverses en wisselende affecties voor waterwerende behandelingen die op zich extra gevoed worden door het irreversibele karakter van een dergelijke uitvoering. Hierbij kan het gaan om een esthetische impact of verandering van het uiterlijk naast angst voor schade ten gevolge van de behandeling. In deze bijdrage wordt dieper ingegaan op het gedrag van waterwerende behandelingen in natuurlijke omstandigheden gebaseerd op een uitgebreid praktijkonderzoek, variërende van testmuren tot gebouwen en monumentale constructies, gerealiseerd binnen diverse nationale en internationale onderzoeksprojecten [9, 10, 22, 23]. Deze bijdrage hoopt een constructief dialoog te bewerkstelligen binnen de betrokken partijen waardoor wetenschappelijk verantwoorde en doordachte keuzes kunnen gemaakt worden met betrekking tot waterwerende behandelingen [24]. Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

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

17 silanolen die spontaan polycondenseren tot vorming van een waterwerende film. Aan het lijstje weergegeven in tabel 1 kunnen de siliconaten worden toegevoegd die tot 1990 de actieve bestanddelen van de watergedragen hydrofobeermiddelen omvatten. De laatste 20 jaren worden zo goed als geen nieuwe producten op basis van siliconaten aangeboden. 100 % gehalte aan watergedragen producten jaar Figuur 1: procentueel aandeel van watergedragen hydrofobeermiddelen van de voorbije 30 jaren. 3. Evaluatie van de efficiëntie van een waterwerende behandeling. Het waterwerend gedrag van hydrofoberingen wordt vaak gevisualiseerd en beoordeeld op basis van het parelend effect (figuur 2) alhoewel deze methodiek sterk in vraag wordt gesteld [15,16]. Het parelend effect is het resultaat van het verschil in oppervlaktespanning tussen water en silicone verbindingen (respectievelijk 72 mn.m -1 en 22 mn.m -1 ) waardoor vloeibaar water niet kan worden opgenomen door behandelde zones. Hierbij is het belangrijk te noteren dat een waterwerende behandeling de poriën niet blokkeert en de waterwerende film de permeabiliteit van waterdamp garandeert. Waterabsorptiemetingen uitgevoerd met de Karsten pijp (RILEM25) en onder de noemer van initiële waterwerende efficiëntie zijn dan weer een meer wetenschappelijke benadering doch, net zoals de evaluatie van het parelend effect, in wezen enkel een bevestiging van het aanbrengen van een product dat een lagere oppervlaktespanning heeft dan en niet compatibel is met water. Zonder de product- en behandelingsgegevens kunnen geen voorspellingen worden gedaan met betrekking tot het gedrag op langere termijn. Ter Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

18 beoordeling van het lange termijn effect is een monitoring van het waterwerend effect noodzakelijk dat in de praktijk nooit gerealiseerd wordt. Figuur 2: parelend effect van baksteenmetselwerk behandeld met een hydrofobeermiddel. Bij hydrofobering wordt in lastenboeken veelal een levensduur van 5 tot 10 jaar vermeld. Uit onderzoek blijkt inderdaad dat het oppervlakkig parelend effect na verloop van tijd verdwijnt gezien UV-straling het product afbreekt. Het product blijft in het materiaal even wel effectief hetgeen blijkt uit lage gemeten waterabsorpties [15, 16, 26]. 4. Korte en lange termijn gedrag van waterwerende behandelingen : de praktijk 4.1 praktijkonderzoek WTCB De resultaten van waterabsorptiemetingen van in 1967 met polymere methylsiloxane verbindingen behandelde kalkstenen ondergronden [23] zijn weergegeven in figuur 3. De betreffende testmuren bevindingen zich op het domein van het WTCB dat gelegen is in een eerder landelijke omgeving. Deze tonen enerzijds aan dat, zelfs tot 35 jaar na de behandeling, een aanvaardbaar waterwerend effect mogelijk is en anderzijds dat met een aantal producten een duurzaam waterwerend effect niet haalbaar is. Deze bevindingen, op zich bevestigd door een beperkt praktijkonderzoek uitgevoerd op behandelde gebouwen eind de jaren 1970 [23], vormden begin de jaren 80 van vorige eeuw de basis voor het lanceren van systematische laboratorium testprocedures voor waterwerende producten die uiteindelijk hebben geleid tot testrapporten van commerciële middelen zoals we ze vandaag nog steeds kennen. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

19 doeltreffendheid (%) ouderdom van de behandeling (jaar) Product I Producten II en III Figuur 3: Evolutie van de gemiddelde doeltreffendheid van waterwerende behandelingen die in 1967 werden uitgevoerd op 40 kalksteensoorten. 4.2 Praktijkonderzoek KIK In het kader van diverse nationale en internationale projecten werden meer dan 30 monumentale constructies, in het verleden behandeld met een waterwerend middel, onderzocht. De evaluatie van het gedrag van waterwerende behandelingen op monumentale constructies is gebaseerd op een nauwkeurige beschrijving van de conserveringstoestand op basis van een visuele beoordeling, gebruik makende van een systematische terminologie [26]. Daarnaast werden boorstalen gelicht van steen en voeg voor de dosering van het vocht- en zoutgehalte waarvan de resultaten gebruikt worden om inzicht te verwerven in het gedrag van waterwerende behandelingen en eventuele schadeclaims te kunnen interpreteren. De resultaten van waterabsorptiemetingen uitgevoerd op de onderzochte behandelde monumentale constructies werden gebundeld volgens de aard van de ondergrond, meer bepaald baksteen en mortel (respectievelijk figuur 4 en 5). De resultaten worden uitgedrukt als 15-5 (ml), met name de hoeveelheid water die tussen de 15 e en 5 e minuut door het testvlak wordt geabsorbeerd. Gelijkaardig aan het praktijkonderzoek van het WTCB, kan uit dit praktijkonderzoek worden afgeleid dat een efficiënte waterwerende behandeling mogelijk is en dit globaal tot 30 jaar. Figuur 6 geeft een mooi voorbeeld van een geslaagde waterwerende behandeling. De resultaten van figuren 4 en 5 tonen aan dat er geen eenduidig verband bestaat tussen het waterwerend gedrag van gehydrofobeerde steenachtige materialen en de ouderdom van de behandeling : zowel bij vrij jonge (<5 jaar) als bij behandelingen met een ouderdom tot 35 jaar worden zowel uitstekende als onvoldoende resultaten bekomen. Vooral voor de eerder jonge waterwerende behandelingen waar het beoogde effect niet wordt behaald, stelt zich de vraag of de behandeling oordeelkundig werd uitgevoerd en met een product waarvan het gehalte aan actief bestanddeel conform is met de aanbevolen waarden [23]. Onderzoek in het laboratorium van Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart

20 kunstmatig verouderde behandelingen heeft immers aangetoond dat het gehalte aan actieve stof de waterwerende duurzaamheid van de behandeling beïnvloedt [3,4,7,8]. Figuur 7 illustreert de gemiddelde waterabsorptie van baksteen en kalksteen behandeld met een waterwerend middel behorende tot de familie van de oligomere siloxaanverbindingen waarvan het actief stofgehalte varieert van 2,5 tot 10 g% na kunstmatige veroudering. Beide ondergronden behandeld met een 10 % oplossing van oligomere siloxaanverbindingen absorberen nauwelijks water na kunstmatige veroudering. Het verlagen van het gehalte aan actieve bestanddelen resulteert, in het bijzonder voor kalksteen, globaal in een verhoogde waterabsorptie nà kunstmatige veroudering en bijgevolg verlaagde duurzaamheid, en dit terwijl vóór veroudering geen waterabsorptie wordt gemeten. Dit illustreert te meer dat de initiële waterwerende efficiëntie gemeten adhv waterabsorptiemetingen geen enkele informatie biedt naar duurzaamheid enerzijds en de noodzaak tot een controle van het waterwerend product geleverd op de werf anderzijds. Dit laatste wordt jammer genoeg nooit gerealiseerd. ml 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, ouderdom van de behandeling (jaar) Figuur 4: waterabsorptie ( 15-5, ml) van behandelde baksteen in functie van de ouderdom van de behandeling 15-5, ml 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, ouderdom van de behandeling (jaar) Figuur 5: waterabsorptie ( 15-5, ml) van voegwerk in functie van de ouderdom van de behandeling. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch? Brussel, 26 maart