Onderzoek vocht- en zoutbelasting

Transcriptie

1 Onderzoek vocht- en zoutbelasting Gemeente: Instelling of verzameling: Brussel Koninklijke Musea voor Kunst en Geschiedenis Voormalige zaal kant en kostuums Links: KIK-IRPA, Brussels (Belgium), cliché B008059, anno 1926 Rechts: KIK-IRPA, Brussels (Belgium), cliché B224230, anno 1978 Aanvrager: Contactpersoon Regie der Gebouwen: Contactpersoon KMKG Dossiernummer KIK: Betrokken cel van het KIK: Verantwoordelijke van de cel: Uitvoering van de analyse: Verslaggeving en Contactpersoon KIK: Regie der Gebouwen Gulden Vlieslaan 87 bus 2, 1060 Brussel Debbie Van den Bergh Werner Adriaenssens Koninklijke Musea voor Kunst en Geschiedenis Jubelpark 10, 1000 Brussel Labo monumenten en monumentale decoratie Hilde De Clercq Mohamed Rich Datum van de staalname 27 mei 2016 Datum van het verslag: 20 juni 2016 Sebastiaan Godts Dit verslag mag enkel in zijn geheel worden verspreid. Geen enkele grafiek of afbeelding mag worden gebruikt zonder toestemming van de auteur. Tenzij anders contractueel vastgelegd behoudt het KIK op exclusieve wijze alle auteursrechten op het gehele verslag zoals voorzien door de wetgeving.

2 Inhoud 1 Inleiding Overzicht van de staalname en onderzoeks methodiek Overzicht van de stalen en resultaten van het actueel en hygroscopisch vochtgehalte Resultaten van de zoutdosering Algemene conclusies... 7 Bijlage... 8 Nota met betrekking tot andere aangetaste zones Nota met betrekking tot het Paviljoen van Horta (Jubelpark) p. 2 / 12

3 1 Inleiding Op vraag van Dhr. Werner Adriaenssens (KMKG) werd voor de Regie der Gebouwen een onderzoek uitgevoerd naar de vocht- en zoutproblematiek van de oostelijk georiënteerde binnenmuur van de voormalige zaal kant en kostuums in het KMKG te Brussel, en dit zoals beschreven in het onderzoeksvoorstel en prijsopgave van 25 mei Uit de resultaten van het vocht- en zoutonderzoek worden enerzijds de impact van het binnenklimaat op toekomstige schade voorspeld en anderzijds wetenschappelijk gefundeerde adviezen geformuleerd voor een duurzame restauratie ingreep inclusief de noodzaak tot het uitvoeren van een vocht- en/of zoutremediërende behandeling. 2 Overzicht van de staalname en onderzoeks methodiek Vocht- en zoutgehalte In de oostelijk georiënteerde binnenmuur van de voormalige zaal kant en kostuums (zaal 106 op de tweede verdieping) wordt de vocht- en zoutbelasting van de aanwezige bouwmaterialen onderzocht. Op 27 mei 2016 werden stalen genomen op 4 verschillende hoogtes, 1 bijkomend staal van de marmeren plaat aan de onderzijde van de muur (zone I, figuur 1) en in één hoek (zone II, figuur 2). De boorstalen werden gelicht in de volledige diepte van de bepleistering, en op twee dieptes van de baksteen en de voegmortel, m.n. 0-2 en 2-5 cm (diepteprofiel). Ie Id Ic II Ib Figuur 1 Overzicht van zone I Ia Figuur 2 Overzicht van zone II Actueel en hygroscopisch vochtgehalte Het actueel vochtgehalte wordt gravimetrisch bepaald door weging bij 60 C tot constant gewicht. Vervolgens worden de monsters geconditioneerd bij 20 C en 95% relatieve vochtigheid ter bepaling van het hygroscopisch vochtgehalte. De resultaten worden uitgedrukt als gewichtspercentage (g%) tegenover het gedroogde monster. Uit de resultaten p. 3 / 12

4 wordt het actueel vochtgehalte geïnterpreteerd in termen van aanwezig vocht. Het aspect hygroscopiciteit heeft betrekking tot het absorberen van luchtvocht, hetgeen grotendeels kan gelieerd worden aan de aanwezigheid van zouten. Zoutgehalte Aan de gedroogde boormonsters wordt gedemineraliseerd water toegevoegd. Van het waterig extract wordt het zoutgehalte gedoseerd. Hiervoor wordt het gehalte aan anionen (Cl - -, NO 3 en SO 2-4 ) en kationen (Na +, K +, Ca 2+ en Mg 2+ ) gedoseerd met behulp van ionenchromatografie (IC, Metrohm). De resultaten worden weergegeven als gewichtspercentage (gew.%) tegenover het gedroogde monster. Aan de hand van de resultaten kan het theoretisch gehalte oplosbare carbonaatzouten worden berekend. Verder wordt uit de resultaten van de iondosering bepaald voor welke stalen het modelleren van het zoutgedrag aan de hand van het ECOS/RUNSALT-model (environmental control of salts) noodzakelijk is. De minerale kristalstructuur van de zoutuitbloei wordt geïdentificeerd aan de hand van X-stralen diffractie (Bruker D8). 3 Overzicht van de stalen en resultaten van het actueel en hygroscopisch vochtgehalte Een overzicht van de gelichte stalen en de resultaten van het actueel (AV) en hygroscopisch (HV) vochtgehalte zijn weergegeven in tabel 1. De vochtgehaltes worden uitgedrukt in gewichtspercentage (g%) tegenover het gedroogde monster. Tabel 1 Overzicht van de gelichte stalen en het actueel (AV) en hygroscopisch vochtgehalte (HV) Zone Hoogte (cm) Code Aard Diepte (cm) AV g% HV Ia (25) x209 S 0tot x210 P 0tot x211 B 0tot Ib x213 B 2tot (70) x214 M 0tot x215 M 2tot Ic (420) Id (510) Ie (610) II (+500) x216 P 0tot x217 B 0tot x218 B 2tot x328 M 0tot x329 M 2tot x330 P 0tot x331 P 2tot x332 P 0tot x333 P 2tot x334 M? 0tot x335 M? 2tot x336 P 0tot x337 B 0tot x344 B 2tot x345 M 0tot x346 M 2tot Legende: g%: gewichts percentage AV: actueel vochtgehalte op het moment van de staalname HV: hygroscopisch vochtgehalte bij 95% RV en 20 C Uitbl: Zoutuitbloei M: mortelvoeg B: baksteen P: bepleistering S: natuursteen (marmer)?: onduidelijk Blauwe markering: AV > 5 g% en HV Rode markering: HV > 7 g% p. 4 / 12

5 Uit de resultaten kan worden gesteld dat hoge actuele vochtgehaltes (AV) in combinatie met hygroscopische waarden van dezelfde grootte orde of lager wijzen op een vochtbron. Op het moment van de staalname wordt dit gemeten in de bepleistering en mortelvoeg van zone II (tabel 1 blauw). Een verhoogd hygroscopisch vochtgehalte (HV) wijst veelal op de aanwezigheid van zouten en wordt enkel gedetecteerd in de natuursteen (zone Ia) (tabel 1 rood). 4 Resultaten van de zoutdosering Zone Hoogte (cm) De resultaten van de iondosering (IC) zijn weergegeven in Tabel 2. De iongegevens (zoutgehaltes) worden uitgedrukt in gewichtspercentage (g%) tegenover het gedroogde monster. Zoutgehaltes exclusief gips (anhydriet) hoger dan 1 g% zijn in het rood weergegeven. Code staal Aard Diepte (cm) Tabel 2: resultaten van de iongegevens (g%) Cl - NO 3 - SO 4 2- Na + K + Ca 2+ Mg 2+ Totaal CaSO 4 (anhydriet) Totaal excl.(*) Ia (25) x209 S 0tot x210 P 0tot x211 B 0tot Ib x213 B 2tot (70) x214 M 0tot x215 M 2tot Ic (420) Id (510) Ie (610) II (+500) x216 P 0tot x217 B 0tot x218 B 2tot x328 M 0tot x329 M 2tot x330 P 0tot ** ** 0.1 x331 P 2tot ** ** 0.1 x332 P 0tot ** ** 0.0 x333 P 2tot ** ** 0.0 x334 M? 0tot ** ** 0.0 x335 M? 2tot ** ** 0.0 x336 P 0tot ** ** 0.1 x337 B 0tot x344 B 2tot x345 M 0tot x346 M 2tot Legende: g%: gewichts percentage M: mortelvoeg B: baksteen P: bepleistering S: natuursteen (marmer)?: onduidelijk (*): totaal exclusief gips (anhydriet) (**): het gips (anhydriet) gehalte komt overeen met de oplosbaarheid (2g/l). Dit betekent dat het werkelijk gehalte aanwezig in het staal hoger is. Het betreft een gipsbepleistering p. 5 / 12

6 Enkel de natuursteen bevat een belangrijke hoeveelheid zouten (4,8 g%) voornamelijk bestaande uit het schadelijk zout natriumsulfaat dat voorkomt onder verschillende gehydrateerde vormen en dubbelzouten. Kristallisatie treedt grotendeels op tussen 95 en 70% RV (figuur 3). Klimaat omstandigheden gekenmerkt door regelmatige cycli boven en onder dit gebied veroorzaken (her)kristallisatie van zouten die een mechanische druk en een volume vermeerdering uitoefenen op de poriewanden van de natuursteen, met schade als gevolg. Voor de overige stalen is het zoutgehalte voldoende laag. De lijsten, stucwerk (zones Id en Ie) en bepleistering (zone II) bestaan grotendeels uit gips. Bij langdurige en intense bevochtiging lost gips op (2g/l) waarna het weer uitkristalliseert aan het oppervlak; verpoedering en gipsuitbloei zijn hiervan typerende schadefenomenen. De aanwezigheid van gipsuitbloei wordt bevestigd door de XRD-analyses van de zoutuitbloei (figuren 5 tot 8 van de bijlage). Dergelijk schadefenomeen lijkt in zone I gestabiliseerd in tegenstelling tot deze van zone II. Aan de betreffende buitengevel, net boven zone II, werd een probleem vastgesteld met de afwatering ter hoogte van de kroonlijst (figuur 4); zakvormige vochtvlekken, zoutuitbloei en plantengroei zijn zichtbare aanwijzingen hiervoor. Figuur 3 Ecos-Runsalt output (kristallisatiegedrag bij 20 C en tussen 15 en 95% RV) van het ionmengsel van het staal X209, marmer zone Ia, exclusief gips (anhydriet). p. 6 / 12

7 Figuur 4 Aanduiding van de locatie aan de buitengevel (andere kant van zone II) waar momenteel nog een probleem voorkomt ter hoogte van het afwateringsysteem. De pijl geeft weer waar planten groeien onder de kroonlijst. 5 Algemene conclusies De huidige schadefenomenen op de muur, lijst- en stucwerk in zone I zijn veroorzaakt door een langdurige en intense vochtbelasting, met her-kristallisatie van gips en verpoedering als gevolg. Afgeleid uit de resultaten kan worden aangenomen dat de vochtbron niet meer aanwezig is. Voor zover de samenhang van de materialen voldoende is en na grondige reiniging ervan, worden geen verdere problemen verwacht bij het aanbrengen van nieuwe afwerkingslagen en dit met betrekking tot vocht- en/of zouten. De marmeren afboording aan de onderzijde van de muur (zone Ia) vertoont zoutuitbloei en aantasting, en dit voornamelijk in de minder compacte aders. De schade is momenteel nog beperkt, desondanks hebben de analyses aangetoond dat de marmer bijna 5 g% schadelijke zouten bevat. Het zoutmengsel kristalliseert voornamelijk uit tussen 70 en 95% RV. Als het klimaat kan gestabiliseerd worden bij 20 C en onder 70% RV wordt geen verdere schade verwacht, zo niet is het aangewezen de zichtbaar aangetaste platen te ontzouten via het zogenaamde bad-methode. Deze methode kan door het KIK worden toegelicht en opgevolgd. De zichtbare schade in de onderzochte hoek van de zaal (zone II) kan eveneens verklaard worden door een intense en langdurige bevochtiging. Het onderzoek heeft aangetoond dat deze vochtbron op het moment van de staalname nog steeds actief is. Afgeleid van de zichtbare schadepatronen aan de buitenzijde kon een probleem worden vastgesteld met de afwatering. Het vocht migreert voornamelijk via de voegmaterie en bereikt zo de bepleistering aan de binnenzijde. Het uitschakelen van de vochtbron is dan ook cruciaal. Voor zover nadien voldoende lang wordt gewacht om de bouwmaterialen te laten uitdrogen (minimum 3 maanden) geldt dezelfde redenering en advies als geformuleerd voor de muur van zone I. Als deze termijn door tijdsnood niet kan gerespecteerd worden, kan men vochtvlekken en/of schade aan de nieuwe afwerkingslagen verwachten. p. 7 / 12

8 Bijlage XRD-analyses Figuur 5 XRD-analyse van de zoutuitbloei zone Ic Figuur 6 XRD-analyse van de zoutuitbloei zone Id p. 8 / 12

9 Figuur 7 XRD-analyse van de zoutuitbloei zone Ie Figuur 8 XRD-analyse van de zoutuitbloei zone II p. 9 / 12

10 Nota met betrekking tot andere aangetaste zones Op verschillende locaties van zowel interieur als exterieur van het museum werden vochtvlekken, zoutuitbloei, biologische aantasting en schade aan de bouwmaterialen vastgesteld (enkele voorbeelden van zoutuitbloei werden weergegeven in onderstaande afbeeldingen 1 tot 4). Voor het uitvoeren van toekomstige interventies raadt het KIK aan om de vocht- en/of zoutbelasting in de diepte van bouwmaterialen van dergelijke zones te onderzoeken. Afbeelding 1 Afbeelding 2 Afbeelding 3 Afbeelding 4 p. 10 / 12

11 Nota met betrekking tot het Paviljoen van Horta (Jubelpark) Tijdens een plaatsbezoek (25 mei 2016) van het Paviljoen van Horta in het Jubelpark werden vochtvlekken, zoutuitbloei aan het oppervlak en sterke verpoedering van de natuursteen vastgesteld (onderstaande afbeeldingen 1 tot 4). Een analyse van de zoutuitbloei (afbeelding 5) wees op de aanwezigheid van schadelijke zouten magnesium- en natriumsulfaat. Deze zouten kunnen uitkristalliseren binnen een ruim gebied van RV waardoor dagelijkse cycli van oplossing-kristallisatie kunnen plaatsvinden, hetgeen de sterke verpoedering en schade aan het oppervlak verklaart. Daarnaast worden vochtvlekken waargenomen wat de aanwezigheid van een lek in de afwatering, opstijgend grondvocht of sterk hygroscopische zouten doet vermoeden. Om verdere schade van de natuursteen en/of migratie van zouten naar de recent herstelde marmeren platen, beeldhouwwerk of mozaïek vloer te beperken raadt het KIK aan om een onderzoek uit te voeren naar de vocht- en/of zoutbelasting in de diepte en op verschillende hoogtes van de natuursteen en mortelvoegen. Tijdens het plaatsbezoek werd vastgesteld dat de vloer gereinigd wordt met grote hoeveelheden water waardoor plassen op de vloer bleven staan, deze praktijk kan zowel de vloer, de muren en het beeldhouwwerk aantasten door enerzijds de migratie van vocht naar hogere muurdelen en anderzijds de migratie van schadelijke zouten (bv: javel: waaruit schadelijke natrium en/of chloride zouten kunnen gevormd worden). Het KIK wenst op te merken dat de vloer enkel mag gereinigd worden met producten die zijn aangewezen voor natuursteen (bv. lijnoliezeep) en dit met een beperkte hoeveelheid water. Afbeelding 1 Afbeelding 2 p. 11 / 12

12 Afbeelding 3 Afbeelding 4 Afbeelding 5 XRD-analyse van de zoutuitbloei op de natuursteen, interieur Paviljoen Horta (Jubelpark p. 12 / 12