Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar TNO - Geologische Dienst Nederland Presentatie Nederlandse Geologische Vereniging 15 november 2014
Inhoud Wat is hardsteen? Belgische hardsteen Geologie en steentypen Winning Eigenschappen Toepassing Hardsteen uit Ierland Chinese kalksteen ( hardsteen ) De vloer van het TNO gebouw De Waterman, 1736, Zaltbommel
Wat is hardsteen? Hardsteen of Hartsteen is een term die vanaf de late Middeleeuwen in vooral de noordelijke Nederlanden wordt gebruikt voor verschillende harde soorten natuursteen. In de 17e eeuw werd er vaak Bentheimer of Bremer zandsteen mee bedoeld. Pas veel later, in de 19e eeuw, duidt de term meer specifiek op de Vroeg-Carbonische kalksteen uit de Ardennen. Wanneer de steenhouwer het nu heeft over Belgische hardsteen bedoelt hij bijna altijd de crinoïdenkalksteen, ook bekend als petit granit. Binnen de als bouwsteen geschikte kalkstenen uit het Vroeg-Carboon worden historisch gezien drie typen onderscheiden: de Doornikse steen, de Namense steen en de petit granit (blauwe hardsteen). Deze kalkstenen hebben als hoofdbestanddeel calciet (calciumcarbonaat). Dat mineraal heeft een geringe hardheid (3 op de schaal van Mohs) dus feitelijk is hardsteen een zacht, maar wel compact, gesteente.
Geologische kaart van België. De kalkstenen uit het Viséen en Tournaisien (Vroeg-Carboon) zijn weergegeven in de felblauw gekleurde legenda-eenheid.
De ouderdom van de Vroeg-Carbonische kalkstenen bedraagt ca 340-355 miljoen jaar
Doornik, Soignies, Namen, Condroz, Ourthe: concentraties van hardsteengroeven Uit: Pierre et Marbres de Wallonie 1990
Doornikse steen, toepassing als bouwsteen: Romeinse tijd (Nehalennia votiefaltaren), 11 e - 16 e eeuw, korte opleving rond 1920-1930. Als dijksteen, steen bij waterwerken en stortsteen tot in de 19 e eeuw in Nederland gebruikt. Carbonaat 80 %; kwarts 12%, klei 8 %. Meest kleine fossielresten. Verweringsgevoelig: gelaagdheid en karakteristieke schilferachtige splijting Links: grafsteen Pieterskerk Utrecht ca 1600, De rechter foto geeft een detail van de sterk verweerde blokken Doornikse kalksteen aan de tramremise uit 1927 in Amsterdam Bron: foto tramremise Lekstraat BMA
Tournai, groeve Lemay Groeve in Doornikse steen, gelegen aan de Schelde, reikt tot meer dan 125 m onder zeeniveau. De Doornikse kalksteen wordt nu niet meer gewonnen als bouwsteen, maar wel als steen voor de cement-industrie en voor de weg- en waterbouw in België (bijv. voor de pieren van Zeebrugge).
Namense steen Door onze zuiderburen Maaskalksteen (Pierre de Meuse) genoemd. Ouderdom: Viséen (iets jonger dan de petit granit uit het Tournaisien) Vindplaats: langs de Maas tussen Namen en Luik. Huidige winning: groeven bij Vinalmont Historisch gebruik in Nederland: 11 e tot begin 17 e eeuw. Diverse lithofacies: oölitische en oncolitische kalksteen, stromatolieten, bioklastische kalksteen. Hoog gehalte aan carbonaat (tot 98%) en daarom nu vooral gebruikt voor de cementproductie. Typerend is de lichtgrijze soms bijna zilverwitte verweringskleur De wieg, Ton Mooy
Rechts: Namense steen aan een oude brugboog in Delft Namense steen met algenlaminatie, waterlijst Domkerk, Utrecht (onder) Foto uit Slinger et al. 1980
Belgische blauwe hardsteen De ontginning van de blauwe hardsteen ( petit granit ) begint rond 1200 op kleine schaal. In de 15 e eeuw neemt het gebruik sterk toe en zien we het toegepast in de gothische kerkgebouwen van Belgisch Brabant en Vlaanderen (o.a. in Halle, Brugge, Leuven). Vanaf ongeveer 1600 dringt de blauwe hardsteen ook door in de noordelijke Nederlanden en vervangt daarbij de eerder gebruikte Doornikse en Namense steen. Belangrijkste kenmerk van deze bioklastische kalksteen zijn de talloze fragmenten van zeelelies. Foto uit Dreesen et al. 2001
Schelpkleppen van brachiopoden en kolonievormend koraal Michelinia
Slijpplaat blauwe hardsteen onder de polarisatiemicroscoop met o.m. schelpresten en de iets samengedukte doorsneden van zeeleliestengels.
Winning en eigenschappen Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
Ontginning van de blauwe hardsteen in de groeve bij Soignies (Zinnik) in Henegouwen. Laaghelling ca 15 graden; de uniforme helling vergemakkelijkt de winning. Bankdikte bedraagt 1-2.5 meter. Dikte winbaar pakket is ca 30 m.
Breuken (diaklazen) met regelmatige patronen in hardsteen. Groeve te Soignies
Steken (diaklazen) in hardsteen: ontstaan tijdens de plooiing van de lagen kalksteen tijdens de gebergtevorming
Steken in hardsteen worden manifest door bijvoorbeeld zetting of ongelijke belasting. Ingangspartij van de Brandaris, Terschelling
Balustrades, twee grote platen uit hetzelfde blok hardsteen Foto Hendrik Tolboom
Stylolieten: kenmerkend voor kalkstenen. Sterk getand grensvlak ontstaan door samendrukking en oplossing rond een dunne, vaak kleihoudende tussenlaag. Foto: Dreesen et al 2001
Grafsteen (stoeppaal) en gevelsteen: de meest bekende toepassing van blauwe hardsteen Harlingen Terschelling
Klei in de barsten trekt vocht aan waarop algen kunnen bloeien
Uit het gave beeldhouwwerk (1756) in de Utrechtse binnenstad blijkt de duurzaamheid van goede kwaliteit hardsteen
Recent beeldhouwwerk in hardsteen Gezin, Joop Hekman, Utrecht 1981
Belangrijkste groevegebieden van de historische natuursteen gebruikt in Utrecht en andere steden in Nederland. De Doornikse steen werd over de Schelde vervoerd en de Namense steen over de Maas stroomafwaarts naar de noordelijke Nederlanden. Kaart uit Utrecht in steen, 2007
Hardsteen uit Ierland Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
In Kilkenny ligt een belangrijke groeve met een goede kwaliteit hardsteen. Weinig kleilaagjes, weinig breuken en er zijn banken met heel weinig fossielen. De groeven in Ierland zijn thans in handen van een Belgische maatschappij.
Toepassing Ierse hardsteen in Amsterdam: stoepbanden met grote schelpen (Productus) en restauratiesteen aan de Blauwbrug.
Gastropoden, Productidina en Spirifer met inwendig armskelet in fossielrijke bank van Ierse hardsteen.
Kalksteen uit China Ten zuidwesten van Jinan wordt kalksteen gewonnen uit de Zhangxia Formatie. Deze steen dateert uit het Midden-Cambrium en is qua technische eigenschappen te vergelijken met de Belgische en Ierse hardsteen. Het is een oölitische kalksteen die in de handel ook hardsteen wordt genoemd. Fossielinhoud is natuurlijk anders en mineralogisch zijn er ook verschillen met de hardsteen uit Europa.
Chinese kalksteen uit het Cambrium van Jinan: bolletjeskalk, concentrisch opgebouwde oölieten met deels gedolomitiseerde matrix (blauwgrijze kristalvlakjes).
Vergelijkende kenmerken
Fysische eigenschappen Belgisch, Iers, Chinees kalksteen
De hardstenen vloeren van het TNO gebouw
Architectuur van de open ruimten. West8 bedacht het mozaïek van grote croute platen Ierse kalksteen. De bodem van de Carboonzee.
Koraalstruiken van Syphonodendron
Siphonophyllia, een solitair koraal kenmerkend voor de oudste sedimenten van het Tournaisien
Productidina Brachiopoden met een dunne en een dikke klep en stekels aan, vooral, de uiteinden van de dikke klep. De grillig gevormde, soms draadvormige stekels zorgen voor de stabiliteit van de schelpen in de zachte zeebodem.
Productidina: schuitjes in de kalkmodder Uit: Geys, Geschiedenis van het leven, 1993
Orthoceren met rechte of licht gebogen kegel
Stengelfragmenten van zeelelies komen veel minder voor in Ierse hardsteen. Het belangrijkste verschil met de Belgische hardsteen is dan vaak het geurtje van de petit granit (vrijkomende zwaveldamp).
Een kleine ammoniet Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
Verwering van de kleiige vulling in stylolieten en barsten waarbij schilfers kunnen afspringen. Belangrijke factoren zijn het wisselend vochtgehalte in het binnenklimaat (het gebouw ondergaat regelmatig lekkages vanwege het open dak) en snel na elkaar optredende grote verschillen in temperatuur. De foto rechts toont vooral gebruiksschade.
Ik dank u voor uw aandacht! En tot ziens op de natuursteenwandeling Herman Heijermans Amsterdam Ontwerp J. Mendes da Costa 1926
Bleu Belge Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar