Versteend Erfgoed omgaan met herstelmortel en kunststeen Eds. Roald Hayen Hilde De Clercq Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium Brussel, 28 mei 2010
VOORWOORD Bouwmaterialen blootgesteld aan natuurlijke weersomstandigheden hebben te kampen met allerlei verweringsprocessen vaak met materiaalverlies tot gevolg. Materiaalverlies heeft in eerste instantie een esthetische impact op de monumentale constructie en het beeldhouwwerk, maar kan daarnaast aanleiding geven tot een verlies van de architecturale functie van bouwstenen. Voor het herstel van materiaalverlies van kleine omvang van zowel gevelwerk als beeldhouwwerk kunnen herstelmortels ingezet worden. In geval van materiaalverlies van grote omvang is vaak vervanging aangewezen. Meer en meer wordt hiervoor kunststeen aangewend hetgeen vaak stuit op deontologische principes van authenticiteit en impasses zaait binnen de wereld van monumentenzorg. Tijdens deze studiedag Versteend erfgoed - omgaan met herstelmortel en kunststeen, georganiseerd door het KIK, wordt dieper ingegaan op de technische kenmerken en de duurzaamheid van deze artificiële bouwmaterialen. Deze studiedag beoogt een verruiming van de kennis van de kenmerken van herstelmortels en kunststeen en een forum tot constructieve wisselwerking tussen diverse partijen waarin pro s en contra s worden uiteengezet. Roald Hayen (KIK) Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 1
PROGRAMMA Voorzitter: Hilde De Clercq 8.45 u Ontvangst en registratie 9.20 u Welkom 9.30 u Herstelmortels, breed uitgesmeerd Roald Hayen (KIK) 10.10 u Herstelmortels: lapmiddel of duurzaam herstel? Birgit van Laar (Monumentenwacht) 10.50 u Koffiepauze 11.10 u Grenzen aan herstelmortels Marc Vanderauwera (Architectenbureau Studio Roma) 11.50 u Kunststeen of natuursteen - voorbeelden uit de praktijk Rutger Steenmeijer (Architect) 12.30 u Gezamenlijke lunch 13.40 u Deontologisch gebruik van herstelmortels bij de restauratie van beeldhouwwerk Lieselote Hoornaert & Judy De Roy (KIK) 14.20 u Herstelmortels voor beeldhouwwerk: de praktijk Jacques Vereecke (zelfstandig restaurateur) 15.00 u Koffiepauze 15.20 u Kunstig met kunststeen: Het stationsgebouw van Antwerpen Sander Peters (Verstraete & Vanhecke) 16.00 u Discussie 17.00 u Afsluitend drankje Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 2
INHOUDSOPGAVE Roald Hayen Herstelmortels, breed uitgesmeerd 4 Birgit Van Laar Herstelmortels: lapmiddel of duurzaam herstel? 20 Marc Vanderauwera Grenzen aan herstelmortels 29 Rutger Steenmeijer Kunststeen of natuursteen - voorbeelden 33 uit de praktijk Lieselote Hoornaert Deontologisch gebruik van herstelmortels bij de 39 Judy De Roy restauratie van beeldhouwwerk Jacques Vereecke Herstelmortels voor beeldhouwwerk: de praktijk 57 Sander Peters Kunstig met kunststeen: Het stationsgebouw van 58 Antwerpen Sprekerslijst 67 Colofon 68 Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 3
HERSTELMORTELS, BREED UITGESMEERD Roald Hayen Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium, Depatement Laboratoria, Cel Monumenten, Jubelpark 1, 1000 Brussel 1. Inleiding Herstelmortels en vaak ook kunststeen vormen een onderdeel van een complex geheel : metselwerk. Hoewel soms uit het oog verloren, is metselwerk een composiet materiaal waarbij zijn eigenschappen worden beïnvloed door de verschillende materialen die erin samenkomen. In die zin worden ook de eigenschappen en het gedrag van de gerealiseerde herstellingen aan natuursteen beïnvloed door de materialen die het omringt. Bij de keuze van de gepaste herstelmortel is het daarom essentieel de specifieke eigenschappen ervan af te stellen op het aanwezige materiaal. Belangrijk daarbij is ook het zelfopofferend principe dat dient toegepast in de geest van het Charter van Venetië. Om het oorspronkelijk materiaal maximaal te behouden, moet men ervan uitgaan dat wanneer schade optreedt deze zich op de herstelmortel voordoet en niet op het originele materiaal. Een aspect dat nog aan belangrijkheid toeneemt naarmate de culturele, architecturale of artistieke waarde van het origineel hoger ingeschat wordt. Aan de compatibiliteit van de herstelmortel kunnen binnen de context waarin deze wordt aangebracht verschillende dimensies toegekend worden: 1) mechanische compatibiliteit 2) fysische compatibiliteit 3) chemische compatibiliteit 4) esthetische compatibiliteit 5) bouwhistorische compatibiliteit Het onderlinge belang van de verschillende dimensies wordt bepaald door de toepassing op zich en elke dimensie omvat één of meerdere aspecten die belangrijk zijn om bepaalde compatibiliteitscriteria te bereiken. Welke aspecten precies een rol spelen en welke criteria voorop gesteld dienen te worden zijn afhankelijk van de toepassing en de keuzes die men maakt met betrekking tot de restauratie op zich. Binnen dit verhaal kunnen zowel criteria opgelegd worden met betrekking tot de herstelmortel op zich, alsook tot de relatie van de herstelmortel met zijn omgeving. Van de herstelmortel moet bijvoorbeeld verwacht worden dat deze een zekere minimale sterkte en samenhang vertoont om te vermijden dat deze te snel verweert onder invloed van weer en wind. Dit is een minimaal criterium voor het materiaal op zich, los van de context waarin het materiaal Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 4
wordt toegepast. Echter tegelijkertijd moet een minimale hechting van de mortel aan de ondergrond gerealiseerd worden opdat deze niet onmiddellijk zou afscheuren. Dit is een criterium waar niet alleen de herstelmortel maar ook zijn omgeving een rol van betekenis in spelen. Men verkiest immers best een hechtsterkte lager dan de oppervlaktetreksterkte van de ondergrond om ervoor te zorgen dat wanneer de herstelmortel afscheurt de scheurzone in de contactzone ligt tussen beide materialen en er bijgevolg geen deel van de ondergrond wordt meegenomen. Vandaar tevens het belang om eerst een voldoende draagkrachtige ondergrond te bekomen vooraleer plastisch herstel uit te voeren. De diverse aspecten van compatibiliteit worden hier omschreven in het kader van de toepassing van herstelmortels. 2. Materialen Herstelmortels worden doorgaans in twee groepen ingedeeld: i) minerale herstelmortels en ii) harsgebonden herstelmortels. Traditioneel worden onder minerale herstelmortels zowel kalk- als cementgebonden mortels beschouwd, waarbij doorgaans luchthardende kalk, hydraulische kalk, cement of een mengeling hiervan voor de binding en uitharding van de mortel instaan. Naast het bindmiddel bevatten deze mortels ook een aggregaat (zand en/of grint) en eventueel bepaalde toeslagstoffen om specifieke eigenschappen aan de mortel te geven. Deze traditionele minerale herstelmortels maken gebruik van water om een verwerkbare mortelpasta te bekomen. In België is ook het gebruik van zogenaamde zinkoxide mortels voor steenherstelling zeer gebruikelijk. Zinkoxide mortels bestaan hoofdzakelijk uit een droog poeder (zinkoxide met een aggregaat, vaak kalksteenpoeder), waaraan een oplossing van zinkchloride wordt toegevoegd bij de bereiding van de mortel. Het grote verschil in de praktische toepassing tussen kalk- en/of cementgebonden herstelmortels en zinkoxide herstelmortels ligt hem in de verwerking ervan. De kalk- en/of cementgebonden herstelmortels kennen een lange open tijd, waardoor deze vrij lang bewerkbaar zijn bij het aanbrengen op de stenen ondergrond. De open tijd in het geval van zinkoxide herstelmortels is veel korter en is te situeren in de grootte-orde van enkele minuten tot een kwartier. Harsgebonden herstelmortels worden ook zij het in mindere mate toegepast, vaak voor de herstelling van bijvoorbeeld blauwe hardsteen. Harsgebonden mortels harden uit door polymerisatie van een organische verbinding. Niet alleen hun chemische samenstelling is verschillend, ook hun fysische eigenschappen zijn doorgaans totaal verschillend van deze van de minerale ondergrond waarop ze worden toegepast. Vanuit het vertrekpunt van een compatibele toepassing op ondermeer mechanisch en fysisch vlak vormt Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 5
dit zeer vaak een wezenlijk probleem. Tevens kan een onderscheid gemaakt worden tussen zogenaamde kant-enklare mortels, samengesteld door de fabrikant al dan niet specifiek voor een bepaald type natuursteen, en eigen samenstellingen vertrekkende van de basismaterialen. Hoewel bij het zelf samenstellen van de herstelmortel een grotere controle kan uitgeoefend worden op de samenstelling en bijhorende eigenschappen, blijft onder meer het bindmiddel vaak een moeilijk beheersbaar element in de mortelsamenstelling. Ondanks de sinds een jaar of tien bestaande standaard met betrekking tot kalk, luchthardend en hydraulisch, en cement is niet altijd alles wat het is. De huidige standaard laat veel speelruimte voor de kalk- en cementfabrikanten om varianten op de markt te brengen die binnen de marges van de norm vallen, maar strikt genomen op wetenschappelijk vlak anders beschouwd worden. Bovendien geldt strikt genomen de huidige norm enkel en alleen voor bindmiddelen op zich en wordt er weinig gezegd over zogenaamde kant-en-klare samenstellingen. De nieuwe norm rond kalk en cement, die normaliter ergens volgend jaar verwacht wordt, zal hier mogelijk een hulpmiddel zijn om tot een reëler overzicht van de marktsituatie te komen. Zo legt de nieuwe standaard bijvoorbeeld een verplichting op tot declaratie van elk bestanddeel met een minimum aan 0.1 g% in de mortelsamenstelling. Probleem bij het geheel van de kant-en-klare mortelsamenstellingen is de grote variabiliteit van de toegevoegde producten, waarvan lang niet alle invloeden op onder meer vochthuishouding terdege gekend zijn. Ook is het vaak de vraag in hoeverre mortelsamenstellingen variëren en bijgevolg de vooropgestelde eigenschappen werkelijk behaald worden. Kant-en-klare mortelsamenstellingen bieden echter ontegensprekelijk een belangrijk praktisch voordeel wanneer grote hoeveelheden aan plastisch herstel moeten gerealiseerd worden. 3. Compatibiliteitscriteria 3.1. Mechanische compatibiliteit Onder de mechanische eigenschappen van een materiaal wordt dikwijls enkel de sterkte ervan beschouwd. Het mechanisch gedrag van een materiaal omvat echter meer dan dat, zeker in het geval van de mechanische compatibiliteit van een herstelmortel met zijn ondergrond. Onder mechanische compatibiliteit worden diverse aspecten verstaan: i) druken treksterkte van de herstelmortel, ii) vervormbaarheid van de herstelmortel onder invloed van mechanische belastingen en/of opgelegde vervormingen en iii) hechtsterkte van de herstelmortel aan de ondergrond. Het belang van de intrinsieke treksterkte van de herstelmortel en de hechtsterkte ervan aan de ondergrond werd - bij wijze van voorbeeld - reeds omschreven in de inleiding. Voor beiden volstaat doorgaans een minimale Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 6
waarde om een duurzame herstelmortel te realiseren. Belangrijk daarbij is echter het zelfopofferend principe, dat de minimale sterkte van de herstelmortel onderlijnt vanuit het standpunt dat de herstelmortel de zwakste schakel in het metselwerk composiet dient te zijn. Over het algemeen speelt bij de toepassing van een herstelmortel de intrinsieke druksterkte van het materiaal nauwelijks een rol van betekenis. Wanneer immers een herstelmortel op een metselwerkstructuur wordt aangebracht, is deze structuur ook al is deze dragend reeds onder belasting en meestal reeds gezet. Op zich wordt de herstelmortel dan ook niet mechanisch belast. Alleen wanneer zich een belangrijke nieuwe vervorming van de metselwerkstructuur zou voordoen zou de herstelmortel mechanisch belast kunnen worden. Dit is evenwel doorgaans niet aan de orde en bijgevolg heeft de eigenlijke druksterkte van de herstelmortel nauwelijks belang. De situatie ligt iets anders wanneer kunststeen wordt toegepast, evenals in het geval van bepaalde herstellingen aan beeldhouwwerk. Meestal betreft het hier grotere elementen, die afhankelijk van de toepassing vaak wel mechanisch belast worden. Vaak gaat het hier dan eerder om de verankering van het kunststenen element in kwestie aan de ondergrond. Ook de vormgeving van het te vervangen element kan daarbij een rol spelen en oorzaak zijn van bepaalde spanningsconcentraties. Afhankelijk van de opbouw en de context kan het daarom noodzakelijk zijn minimale eisen voorop te stellen met betrekking tot de druk- en of treksterkte van de (giet)mortel voor het kunststenen element. De situatie noopt daarbij meestal tot een individuele aanpak. Ook al is de kans op een rechtstreekse mechanische belasting en bijhorende vervorming van de herstelmortel haast uitgesloten, toch kunnen andere fysische oorzaken aan de grondslag liggen van een mechanische belasting van de herstelmortel. Doorgaans zijn bouwmaterialen immers onderworpen aan vervorming onder invloed van schommelingen in temperatuur en vochtigheidsgraad. Het effect van de temperatuur is zeer zeker niet te onderschatten. Dagelijks schommelt immers de oppervlaktetemperatuur van de materialen in het gevelvlak. Zeker wanneer deze in zonovergoten oppervlakken liggen kunnen de temperaturen s zomers aardig hoog oplopen. De invloed van de temperatuursschommelingen aan het oppervlak op de spanningsconcentraties is afhankelijk van de mechanische eigenschappen van de materialen op zich en het samengaan van de diverse materialen onderling. Doorgaans zijn de opgebouwde spanningen eerder laag. Het is vaak echter het cyclische karakter met dagelijkse schommeling van dag tot nacht dat aan de grondslag ligt van de mechanische schade doordat bestaande scheurtjes in het materiaal continue open en toegaan en zo langzamerhand verder groeien. De thermische uitzetting van materialen wordt vereenvoudigd beschreven aan de hand van de lineaire uitzettingscoëfficiënt α van het materiaal. Wanneer de lineaire uitzettingscoëfficiënt van twee materialen min of meer even groot is, zullen beide materialen in gelijke mate uitzetten en krimpen. Er worden in dat Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 7
geval geen spanningen in de materialen opgebouwd. Zijn de uitzettingscoëfficiënten van twee materialen echter verschillend, dan bouwen zich spanningen op in de materialen. In se wordt een bepaalde vervorming opgelegd, die spanningen creëert in de materialen. De grootte van de spanningen is afhankelijk van de vervormbaarheid, bepaald door de elasticiteitsmodulus en een eventuele plastische vervormbaarheid, van de materialen. In tabel 1 wordt de thermische uitzettingscoëfficiënt van een aantal materialen weergegeven. Materiaal Thermische uitzettingscoëfficiënt α [10-6 /K] natuursteen 1-15 baksteen 5-15 kalkmortel 5-15 cementmortel 5-15 epoxymortel 15-100 Tabel 1: Thermische uitzettingscoëfficiënten voor enkele typische materialen in vergelijking met natuursteen en baksteen Terwijl minerale herstelmortels doorgaans een thermische uitzettingscoëfficiënt vertonen vergelijkbaar met deze van steenachtige materialen, is het gedrag volledig verschillend in het geval van organische herstelmortels. Omdat niet enkel de thermische uitzettingscoëfficiënt α een rol speelt in de grootte van de mechanische belasting, maar ook de elasticiteitsmodulus E van de materialen, kunnen zich bij sterk afwijkende waarden van α en E tussen de herstelmortel en de ondergrond belangrijke mechanische spanningen opbouwen. Zeker wanneer daarbij trekspanningen in de ondergrond of een verhoogde spanningsconcentratie in het hechtvlak van de herstelmortel aan de ondergrond ontstaan, vormt zich een potentieel gevaarlijke toestand waarbij de herstelmortel van de ondergrond dreigt af te scheuren. Onderzoek naar de invloed van temperatuursschommelingen op het gedrag van mortelvoegen in metselwerk toonde aan dat waar mortelvoegen in kalkmortel zijnde meer elastisch de vervormingen van het metselwerk volgden en bijgevolg zelf de thermische spanningen als het ware absorbeerden, cementgebonden mortels onafhankelijk van de omringende bakstenen vervormden. In dat geval werd niet het materiaal zelf belast maar eerder de contactzone tussen de mortel en de baksteen (figuur 1). Doorgaans is deze contactzone echter reeds het zwakke punt in het geheel en is het risico groot op het afscheuren van de mortelvoeg. Hoewel de invloed van de vochtigheidsgraad op het uitzetten en krimpen van minerale ondergronden nog nauwelijks onderzocht is, kan ook dit spanningen veroorzaken in materialen wanneer deze in het metselwerk worden samengebracht. Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 8
0,75 Hydrated Lime Mortar 0,75 Hydraulic Lime Mortar Linear Strain [ms] 0,50 0,25 0,00-0,25 Confined Mortar Confined Brick Unconfined Mortar -0,50-20,0-10,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 Temperature [ C] Linear Strain [ms] 0,50 0,25 0,00-0,25 Confined Mortar Confined Brick Unconfined Mortar -0,50-20,0-10,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 Temperature [ C] 0,75 Hybrid Mortar 0,75 Cement Mortar 0,50 0,50 Vervorming [ms] 0,25 0,00 Linear Strain [ms] 0,25 0,00-0,25 Confined Mortar Confined Brick Unconfined Mortar -0,50-20,0-10,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 Temperatuur [ C] -0,25 Confined Mortar Confined Brick Unconfined Mortar -0,50-20,0-10,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 Temperature [ C] Figuur 1: Het gedrag van baksteen, mortel en metselwerk onder invloed van temperatuursschommelingen. De grafieken tonen aan dat kalkgebonden mortels hun gedrag aanpassen wanneer ze in metselwerk verwerkt worden. Een sterke cementmortel doet dit echter niet en belast vooral de contactzone tussen de mortelvoeg en de baksteen. 3.2. Fysische compatibiliteit Tot de belangrijkste schadefenomenen in monumentale constructies behoren zonder meer vorst- en zoutschade. Beiden zijn nauw verbonden aan het vochtgedrag van materialen. De uitwisseling van vocht tussen de verschillende materialen in het metselwerk composiet speelt daarbij een zeer bepalende rol of en ook waar zowel vorst- als zoutschade kunnen optreden. Vervolgens is het vooral de gevoeligheid van het materiaal zelf dat zal bepalen of en in welke mate schade zal optreden. Zo kan enerzijds een materiaal op zich niet gevoelig zijn voor vorstschade en bijgevolg een hoge vochtbelasting verdragen, zelfs bij lage temperaturen. Anderzijds kan, mits een gepaste combinatie van materialen, een vorstgevoelig materiaal van schade worden behoed (figuur 2). In het geval van vorstproblematiek is de invloed van vocht vanzelfsprekend. Materialen die voldoende droog zijn op het ogenblik dat de temperatuur onder het vriespunt daalt, lopen geen risico op vorstschade. Het is daarmee van groot belang dat er bij het uitdrogen in het metselwerk nergens vocht achterblijft. De wisselwerking tussen zouten en het poriënwater is echter heel wat ingewikkelder. Sommige zouten behoeven bovendien niet steeds vloeibaar water om doorheen de poriënstructuur en bijgevolg eventueel tussen Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 9
Figuur 2: Metselwerk is een composiet materiaal waarbij de wisselwerking tussen de verschillende materialen bepaalt of er schade optreedt en zo ja waar precies. In dit voorbeeld vertraagt de dichte cementvoeg het uitdrogen van het metselwerk, zodat zwakke bakstenen onder invloed van vorst mettertijd schade gaan vertonen. de materialen onderling te migreren. Ook hier kan uiteraard de vochtuitwisseling in het metselwerk de mobiliteit van de zouten verhogen en tot lokale zoutconcentraties en eventueel schade in het ene of andere materiaal leiden. Vooraleer dieper in te gaan op het benattings- en drogingsgedrag van materialen is het van belang eerst te verduidelijken dat de nadruk hier ligt op de invloed van beregening van een geveloppervlak. Andere problemen als gevolg van bijvoorbeeld opstijgend grondvocht of andere vochtbronnen (lekkende dakgoten, regenpijpen, etc.) kunnen hier buiten beschouwing gelaten worden. Doorgaans kan het vochtprobleem daarbij immers efficiënter bij de bron aangepakt worden. Bij beregening is dat over het algemeen niet mogelijk en is een aanpak op het niveau van de materialen vereist. Benattings- en drogingsgedrag van materialen Waneer een gevelvlak beregend wordt, nemen de materialen, tenzij een waterwerende behandeling werd uitgevoerd, regenwater op. Hoe snel en hoeveel water een materiaal opneemt is sterk materiaalgebonden en wordt in het bijzonder bepaald door zijn poriënstructuur. Het benattings- en drogingsgedrag van een materiaal kan proefondervindelijk het eenvoudigst worden bestudeerd aan de hand van een proefopstelling, waarbij het droge materiaal langs het buitenvlak met water in contact wordt gebracht. Het Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 10
materiaal zal door capillaire absorptie water opnemen aan een snelheid die kan opgevolgd worden via de gewichtstoename van het staal. In een tweede fase wordt het materiaal gedroogd. Ook hier is het gewicht bepalend voor de hoeveelheid water die uit het materiaal verdampt. Het resultaat van dit alles is een benattings- en drogingscurve die de vochthuishouding van het materiaal weerspiegelt (figuur 3). Figuur 3: Benattingscurve (links) en drogingscurve (rechts) van een natuursteen, type Massangis. De benatting van een materiaal vertoont doorgaans twee fasen. Vooral de eerste fase is daarbij van belang, omdat in deze fase het materiaal snel een grote hoeveelheid aan water opneemt. Net als bij de benatting van het materiaal, verloopt ook de droging ervan in twee fasen. In het begin is het materiaal volledig verzadigd met water. Het buitenoppervlak is nat en het poriënwater kan er vlot verdampen. Het vochtgehalte in het materiaal daalt in het begin zeer snel. Het water dat aan het buitenoppervlak verdampt, wordt in het begin immers onmiddellijk aangevuld met water dat door capillaire zuiging uit de ondergrond naar het buitenoppervlak aangevoerd wordt. Het capillair gedrag van materialen kan eenvoudig geïllustreerd worden door een fijn glazen buisje in contact te brengen met een wateroppervlak. Door de combinatie van de oppervlaktespanning aan het wateroppervlak en de aantrekking van de watermoleculen door de glazen wand kruipt het water in het glazen buisje omhoog. Hetzelfde gebeurt in de fijne poriën van een materiaal, die net als het fijne buisje water gaan aanzuigen. Naarmate vervolgens aan de ene zijde van de porie water aan het buitenoppervlak verdampt, vult de porie het water aan door dit uit de ondergrond aan te zuigen. De reikwijdte van de porie is echter beperkt in de diepte van het materiaal en op een bepaald ogenblik slaagt de porie er niet meer in om water uit de ondergrond op te zuigen. Het capillair transport naar het buitenoppervlak van het materiaal wordt onderbroken en het buitenoppervlak droogt op. De natte zone, waarbinnen capillair vochttransport plaatsvindt, trekt zich in het materiaal terug. Tussen de natte zone in het materiaal en het buitenoppervlak in treedt nauwelijks capillair transport op, maar verloopt de droging door middel van diffusie van waterdamp tussen het droogfront aan de natte zone en het buitenoppervlak. Waterdampdiffusie is echter een zeer traag proces, zeker in vergelijking met capillair watertransport. De drogingssnelheid van het materiaal daalt daardoor drastisch en de tweede, tragere drogingsfase treedt in. Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 11
Voor een snelle droging van een ondergrond is het bijgevolg van belang dat het capillair vochttransport naar het buitenoppervlak wordt gestimuleerd. Niet zozeer de waterdampdoorlatendheid van een materiaal is daarom kenmerkend voor de waterhuishouding, maar wel zijn capillair vochtgedrag. Toch wordt nog zeer vaak enkel de nadruk gelegd op de waterdampdoorlatendheid van mortels (herstelmortels, voegmortels en pleisters) en/of afwerkingslagen. Het benattings- en drogingsgedrag van het metselwerk wordt uiteraard niet bepaald door één enkel materiaal, maar door de diverse materialen die er deel van uitmaken. Zeker in het geval van een plaatselijke herstelling door middel van een herstelmortel treedt de wisselwerking tussen de materialen onderling op de voorgrond. Een gelijkaardige wisselwerking doet zich voor tussen een voegmortel en zijn omgeving. Niet alleen de eigenschappen van de herstelmortel en baksteen of natuursteen zullen bepalend zijn, maar ook de wijze waarop beide materialen elkaar beïnvloeden. In sommige gevallen zal net hun wisselwerking aanleiding kunnen zijn tot schade. Om de wisselwerking tussen twee capillair actieve materialen te interpreteren dient te worden nagegaan wat er gebeurt als twee materialen met een verschillend capillair gedrag met elkaar in contact gebracht worden. Wanneer twee poriën met een verschillende diameter met elkaar in contact staan zal, op voorwaarde dat beide materialen in gelijke mate hydrofiel zijn, de kleinste porie het water uit de grootste porie aanzuigen. Een kleine porie zuigt dus steeds grotere poriën leeg. Uiteraard wordt een materiaal steeds gekenmerkt door een brede waaier aan zowel fijne als brede poriën. Toch mag men stellen dat over het algemeen een fijnporeus, zeer capillair materiaal het poriënwater aan een grofporeus, minder capillair materiaal zal onttrekken. Fijnporeuze materialen bevorderen daarom de droging van de grofporeuze materialen in hun nabijheid. Bij de toepassing van een herstelmortel beïnvloedt deze in belangrijke mate de droging van de natuursteen waarop deze is aangebracht. De herstelmortel sluit immers een belangrijk deel van de steen af en het achterliggende deel kan vaak alleen via de herstelmortel uitdrogen na benatting. Bij droging via de herstelmortel is het belangrijk het vochttransport door middel van capillair vochttransport tot aan het buitenoppervlak te stimuleren en dat bijgevolg de herstelmortel een groter capillair potentieel bezit dan de natuursteen waarop deze wordt aangebracht. Alleen dan kan de herstelmortel het poriënwater uit de achterliggende natuursteen door capillaire absorptie onttrekken en het capillair vochttransport tot aan het buitenoppervlak onderhouden. Is dit niet het geval, dan verschuift het droogfront weg van het buitenoppervlak naarmate de herstelmortel droogt en trekt dit zich geleidelijk aan terug tot het contactvlak tussen de herstelmortel en het achterliggend steengedeelte. De droging van de achterliggende steen geschiedt vervolgens door verdamping van het poriënwater ter hoogte van het contactvlak, waarna waterdamp door diffusie doorheen de herstelmortel naar buiten wordt afgevoerd. Het droogproces wordt hierdoor sterk vertraagd en het risico op vorstschade neemt aanzienlijk Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 12
toe. Tegelijkertijd vormt het droogvlak ter hoogte van de contactzone tussen de herstelmortel en de steen de plaats waar zouten uit de ondergrond kunnen neerslaan. Het risico op het afduwen van de herstelmortel en/of delen van de onderliggende natuursteen is navenant (figuur 4). Figuur 4: De voeg wordt naar buiten geduwd als gevolg van het poriënwater dat bevriest net achter de voegmortel. Teneinde eventuele vorst- en zoutschade in het metselwerk composiet te beperken tot de herstelmortel - vanuit het standpunt van zijn zelfopofferende functie - is het daarom van groot belang dat er bij het uitdrogen nergens vocht in de ondergrond blijft hangen. De aanwezigheid van de herstelmortel speelt daar een belangrijke rol in en moet daarom i) de droging van de omringende materialen bevorderen door het capillair transport van de ondergrond naar de herstelmortel te onderhouden, ii) vervolgens op zichzelf voldoende snel kunnen uitdrogen en iii) zelf maximaal bestendig zijn tegen zowel vorst- en zoutschade om ondanks het zelfopofferend principe alsnog een duurzaam resultaat te bekomen. Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 13
Krimp Vrijwel elke (herstel)mortel krijgt bij het uitharden te maken met krimp. Toch kan de krimp van een mortel zich op verschillende manieren uiten. De grootte van de krimp op zich speelt hierbij uiteraard een belangrijke rol, maar ook het ogenblik waarop de krimp optreedt. Hoewel diverse minerale mortels, in het bijzonder deze op basis van cement en hydraulische kalk, een vergelijkbare krimp vertonen, is vooral het tijdstip waarbij de krimp optreedt cruciaal. Bij cementgebonden mortels moet nog een belangrijk deel van de krimp optreden op het ogenblik dat deze reeds grotendeels zijn uitgehard. De cementmortel kan de resterende krimpvervorming daarom niet opnemen en moet scheuren. Het zeer kenmerkende patroon van fijne scheurtjes dwars op de langsrichting van voegwerk en langsheen de randen van de voegen met de naburige stenen is te wijten aan een krimpvervorming in een reeds grotendeels uitgeharde voegmortel (figuur 5). Bij kalkgebonden mortels stelt dit probleem zich doorgaans veel minder, omdat deze mortels veel langzamer uitharden en daarom veel soepeler zijn op het ogenblik dat de krimp optreedt. De krimpvervorming wordt daarbij veel beter geïntegreerd in de mortelstructuur tijdens het uitharden. Alleen bij een onaangepaste voorbevochtiging van de ondergrond en/of het werken bij te droog weer in volle zon riskeert men ook bij kalkgebonden mortels ernstige scheurvorming, doordat de mortel te snel uitdroogt en hierdoor zijn elasticiteit verliest. Figuur 5: Kenmerkend scheurenpatroon in voegwerk als gevolg van de krimp van de voegmortel. Net als bij voegwerk kunnen ook bij plastisch herstel krimpscheuren ontstaan. Doorgaans zal krimp zich visueel uiten als een netwerk van fijne scheuren aan Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 14
het buitenoppervlak, of aan de contactzone van de herstelmortel met het aansluitend steenoppervlak. De aanwezigheid van de krimpscheuren heeft daarbij 2 nadelige gevolgen: i) het verlaagt de hechtsterkte van de herstelde zone met de ondergrond, zeker wanneer de scheuren zich voordoen in de contactzone en ii) de scheuren vormen zones in het oppervlak waarlangs het regenwater vlot tot diep in de ondergrond kan indringen. Bij regenweer en de minste wind tegen het oppervlak dringt het water immers langs de scheuren het gevelvlak binnen, zelfs wanneer het intacte geveloppervlak op zich slechts langzaam het hemelwater zou absorberen. Eenmaal het regenwater langsheen de scheurtjes tot diep de ondergrond is ingedrongen, moet het eruit verdampen. Dit proces verloopt doorgaans echter zeer traag, zodat het risico op vorstschade sterk toeneemt. De vorming van krimpscheuren kan daarom best vermeden worden. 3.3. chemische compatibiliteit Een belangrijk aspect onder chemische compatibiliteit is de aanvoer van schadelijke bestanddelen door de herstelmortel. In het geval van kalk- en cementgebonden minerale herstelmortels blijft dit doorgaans beperkt tot twee problemen: i) de aanwezigheid van zouten, meer bepaald gips, in de herstelmortel en ii) de vorming van een kalkuitbloei aan het geveloppervlak. In het geval van harsgebonden herstelmortels is de problematiek veel verscheidener gezien het brede gamma aan materialen die hiervoor commercieel verkrijgbaar zijn. Een vaak voorkomend probleem met cementgebonden materialen is de aanvoer van sulfaatgebonden zouten, die bij ongunstige klimaatomstandigheden tijdens het aanbrengen tot ernstige zoutuitbloeiing kan leiden. Aan onder meer portlandcement wordt immers gips toegevoegd om een te snelle uitharding en bijhorende warmteontwikkeling van het cement te voorkomen. Het gips reageert daarbij met het in het cement aanwezige tricalciumaluminaat ter vorming van primair ettringiet. Studies tonen aan dat dit ettringiet evenwel niet stabiel is en vervolgens afbreekt waarbij het gips vrijkomt. Een ander aspect is de vorming van kalkuitbloei. Zowel kalk- als cementmortels bevatten initieel een zekere hoeveelheid aan vrij kalkhydraat, dat met de tijd reageert met koolstofdioxide uit de omgeving om calciumcarbonaat te vormen: de zogenaamde carbonatatie van de kalk. Zolang het vrije kalkhydraat evenwel niet is omgezet, is dit oplosbaar in het poriënwater en kan het bijgevolg hiermee migreren doorheen het metselwerk. Indien dan de weersomstandigheden derhalve zijn dat een verhoogd vochttransport vanuit de ondergrond naar het oppervlak optreedt, bijvoorbeeld bij een combinatie van een zeer vochtige ondergrond en zeer warm en droog weer of bij slagregen op een recent aangebrachte ondergrond, kan het kalkhydraat naar het oppervlak migreren om te reageren met het koolstofdioxide uit de omgevende lucht. Het resultaat is een laagje kalk aan Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 15
het buitenoppervlak dat zich doorgaans als een witte sluier of in extreme gevallen als strepen aftekent. Het risico op dergelijke uitbloei is doorgaans groter met luchthardende kalk, maar ook hydraulische kalk en cement kunnen dergelijke problemen veroorzaken. Tijdens de hydratatie van hydraulische kalk en cement komt immers kalkhydraat vrij. Een evenwichtige samenstelling van de herstelmortel en het respecteren van de weersomstandigheden bij de uitvoering van het plastisch herstel kunnen het grootste deel van de zorgen met betrekking tot de vorming van een kalkuitbloei reeds voorkomen. 3.4. Esthetische compatibiliteit Binnen de dimensie van de esthetische compatibiliteit is bij plastisch herstel en de toepassing van kunststeen de overeenkomst in kleur en textuur van de herstelmortel met de omliggende steenachtige materialen belangrijk (figuur 6). Figuur 6: Een niet aangepaste kleur en textuur van het plastisch herstel zorgt voor een probleem van esthetische compatibiliteit. Bovendien is dit aspect niet alleen van belang op het ogenblik van de restauratie, maar ook nadien. De herstelmortel veroudert bij voorkeur op gelijkaardige wijze als de natuursteen. De verkleuring van de herstelmortel onder invloed van het zonlicht is in ieder geval te vermijden. Bij plastisch herstel op een donkere ondergrond, zoals bijvoorbeeld ijzerzandsteen of blauwe hardsteen, is de stabiliteit van de gebruikte pigmenten cruciaal in de realisatie van een duurzaam esthetisch herstel. Belangrijk daarbij is het gebruik van stabiele, zeer vaak minerale pigmenten. Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 16
3.5. Bouwhistorische compatibiliteit In enge zin kan de bouwhistorische compatibiliteit bekeken worden vanuit de toepassing van herstelmortels die aansluiten bij de historische bouwfase en de bijhorende bouwmaterialen. Deze benadering kan echter ook in een veel bredere context bekeken worden. Hoewel het Charter van Venetië streeft naar een minimaal vervang aan authentiek materiaal een aspect dat meer aandacht krijgt in het geval van beeldhouwwerk dan bij de restauratie van monumentale architectuur laat het charter de mogelijkheid om nieuwe, moderne materialen toe te passen. Nieuwe toepassingen moeten echter visueel te onderscheiden zijn van het authentieke materiaal, zonder evenwel afbreuk te doen aan de esthetische kwaliteiten van het geheel. Het Charter van Venetië dateert van 1964. De sinds dan toegenomen internationalisering heeft intussen geleid tot het samenkomen van diverse culturele visies met betrekking tot restauratie met als voorlopig orgelpunt de Nara conferentie van 1994, 30 jaar na het Charter van Venetië. Het behoud van ons cultureel erfgoed betekent sinds dan meer dan enkel het behoud van het materiaal op zich. Het houdt evengoed de wijze in waarop dit erfgoed tot stand komt. Deze Oosterse visie komt helemaal tot zijn recht in de Japanse werkwijze waarbij om de zoveel jaar een tempel à l identique wordt nagebouwd naast het vorige exemplaar. Het cultureel erfgoed omvat daarbij niet zozeer de materialen op zich, maar eerder de ambachten nodig om het tot stand te brengen en het behoud van de kennis die daarvoor nodig is. Wanneer deze visie op de toepassing van herstelmortels wordt geënt, komt onvermijdelijk het gebruik van kalk onder de aandacht. Hoewel kalk eeuwenlang een belangrijk bouwmateriaal was, was de kennis ervan in de 2 de helft van de 20 ste eeuw op enkele generaties zo goed als verloren gegaan. Sinds enkele jaren wordt de knowhow stap voor stap heropgebouwd. De toepassing van kalkgebonden herstelmortels sluit daarmee aan bij een meer hedendaagse visie op erfgoedbehoud, ook vanuit het aspect van bouwhistorische compatibiliteit. 4. Conclusies Soms kan de samenstelling van een herstelmortel vanuit een algemene context in functie van een bepaalde soort natuursteen benaderd worden. In bepaalde gevallen is echter een ad hoc benadering noodzakelijk om de volledige complexiteit van de context te kunnen vatten. In ieder geval is een wetenschappelijke benadering gewenst om de verschillende eigenschappen van de herstelmortel te onderwerpen en af te stemmen op zijn toepassing. Tabel 2 vat de fysische kenmerken samen die als belangrijk kunnen omschreven worden voor de evaluatie van een herstelmortel. Tegelijkertijd geeft de tabel aan in welke mate bepaalde aspecten voor respectievelijk kalken cementgebonden minerale en harsgebonden herstelmortels doorgaans als Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 17
kritisch ervaren worden. Belang Minerale herstelmortels kalkgebonden cementgebonden Harsgebonden herstelmortels Mechanische compatibiliteit Druk- en treksterkte - +/- +/- - Vervormbaarheid ++ ++ o - Hechtsterkte + + +/- +/- Thermische uitzetting ++ ++ - -- Fysische compatibiliteit Capillair gedrag/droging ++ ++ + -- Waterdampdoorlatendheid + ++ + -- Vorstbestendigheid ++ + ++ ++ Chemische compatibiliteit Zoutgehalte ++ + - + Aandeel vrije kalk + - - ++ Schadelijke bestanddelen ++ ++ ++? Esthetische compatibiliteit Oppervlaktetextuur + ++ ++ o Kleur ++ ++ ++ ++ Kleurbehoud ++ ++ ++ - Bouwhistorische compatibiliteit + Tabel 2: Overzichtstabel van kritische parameters bij de beoordeling van passende herstelmortels Legende: ++ belangrijk, respectievelijk doorgaans positief beoordeeld tot -- zo goed als onbelangrijk, respectievelijk als eerder negatief en kritisch beoordeeld. Geraadpleegde literatuur 1. EN 459-1 Building lime part 1: Definitions, specifications and conformity criteria, 2001 2. EU-project ENV4-CT98-0706, Maintenance of pointing in historic buildings: decay and replacement 3. Hayen R., Vorstschade, Wolters Kluwer Belgium, Mechelen, 2008, pp.112 4. Nijland T.G., Ontwerpen en dimensioneren van steenconstructies, witte uitslag op baksteen- en betonsteenmetselwerk, Cement, 2004, pp. 80-85 5. RILEM TC203-RHM, Repair Mortars for Historic Masonry, work in progress 6. Stark J. en Bollmann K., Delayed Ettringite Formation in Concrete, Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 18
Bauhaus University Weimar, Germany, pp. 25 7. Van Balen K., Karbonatatie van kalkmortel en haar invloed op historische strukturen, doctoraatsverhandeling, K.U. Leuven, 1991 8. Van Balen K., Van Bommel B. et al, Kalkboek. Het gebruik van kalk als bindmiddel voor metsel- en voegmortels in het verleden en heden, NRDMZ, 2003 Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 19
HERSTELMORTELS: LAPMIDDEL OF DUURZAAM HERSTEL? Birgit van Laar, Adviseur bouwkunde Monumentenwacht Vlaanderen vzw, Oude Beurs 27, 2000 Antwerpen 1. Inleiding Monumentenwacht was vragende partij voor een studiedag over herstelmortels en natuursteenrestauraties. Er is geen duidelijke aflijning voor het gebruik van herstelmortels bij natuursteenrestauratie, laat staan een pasklare oplossing voor elk type steen en elke toepassing. Waarschijnlijk roept dit betoog dan ook meer vragen op dan dat het antwoorden biedt. Om het gebruik van herstelmortels voor natuursteen vanuit het standpunt van monumentenwacht toe te verduidelijken, worden eerst kort de werking en de doelstellingen van Monumentenwacht toegelicht, meer specifiek gericht op natuursteen en herstelmortels. Enerzijds staat monumentenwacht zeker niet weigerachtig tegenover het gebruik van natuursteenherstelmortels en worden deze voor bepaalde onderdelen aanbevolen aan de abonnees (eigenaars of beheerders). Anderzijds merken monumentenwachters dat een herstelmortel voor natuursteen niet altijd probleemloos kan toegepast worden en verschijnen er in de inspectierapporten regelmatig opmerkingen over loskomende herstelmortels en esthetisch onverantwoorde kleurverschillen tussen herstelmortel en ondergrond. 2. Werking van monumentenwacht Monumentenwachters inspecteren historisch waardevolle gebouwen en constructies, zowel op bouwkundig en bouwtechnisch vlak als de historisch waardevolle interieurelementen. De beoordeling gebeurt louter visueel en is beperkt in tijd. Zo is een bouwkundig team voor een inspectie van een modale dorpskerk 1 tot 1,5 dag ter plaatse; de interieurwachters doen hier 1 tot 3 dagen over. De focus van de inspectie ligt op de conditie van het gebouw en al haar onderdelen en op de vraag wat men kan doen om deze conditie te behouden. De vastgestelde schade wordt gerapporteerd, alsook de mogelijke oorzaken, gevolgen en eventuele risico s op schade in de toekomst. Deze conditiebeschrijving en -beoordeling maakt een belangrijk deel uit van het inspectierapport. De aanbevelingen voor de abonnee vormen een 2 de belangrijk luik in het rapport: waar is herstel nodig en op welk termijn, welke onderhoudswerken moeten uitgevoerd worden, is er nood aan verdere monitoring of een eventuele doorverwijzing voor verder onderzoek. Met een inspectie, het inspectierapport en de bijhorende aanbevelingen probeert Monumentenwacht haar abonnees te sensibiliseren en aan te zetten tot een Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 20
goed onderhoud en behoud van hun pand. Vaak omvatten de aanbevelingen slechts kleine (onderhouds)werkjes. Indien hier tijdig aandacht aan besteed wordt, kunnen grote, omvangrijke en vooral dure restauratiewerken vermeden of minstens uitgesteld worden. 3. Behoud en herstel van natuursteen Monumentenwachters komen tijdens deze inspecties vaak natuursteen tegen: allerlei soorten en in allerlei vormen en toepassingen. Alhoewel natuursteen een heel duurzaam materiaal is dat al eeuwenlang gebruikt wordt voor gebouwen en burgerlijke bouwkunst in onze contreien, verweert en degradeert natuursteen onder invloed van tijd, klimaat, omgevingsfactoren en afhankelijk van de plaats in het bouwwerk, de detaillering, de natuursteensoort en haar toegepaste kwaliteit Bij de (bouwkundige) beoordeling van het natuursteenparement of de natuurstenen onderdelen wordt vooral gekeken naar de technische aspecten en minder naar de esthetische kant. De kwaliteit van de natuursteen en de structuur komen daarbij aan bod, de opbouw, het omliggend voegwerk, voorkomende schadebeelden (en eventuele oorzaken), mogelijke risico s op (verdere) schade, gevolgen voor de aanpalende structuren, maar eveneens herstellingen of werken die in het verleden werden uitgevoerd, zoals reinigingen of aangebrachte restauratiemortels. Figuur 1 toont een voorbeeld van een aangebrachte herstelmortel die loskomt van de kalkzandstenen ondergrond. Monumentenwacht beschikt meestal niet over uitgebreide voorstudies, bestekteksten of een overzicht van werken die in het verleden werden uitgevoerd, zodat vooraf niet geweten is of en welke steenherstellingen of -behandelingen werden uitgevoerd. Indien geen schade vastgesteld of verwacht wordt, komt de aanwezigheid van herstelmortels niet altijd terug in het rapport. Naar aanleiding van de beschrijving, de verschillende vormen en de graad van verwering van de natuurstenen onderdelen, de omgevingsfactoren en de mogelijke risico s, zijn verschillende oplossingen en aanbevelingen naar behoud en herstel mogelijk: - niets doen - opvolgen - gevelreiniging - steenversteviging/consolidatie (preventief of curatief) - bijwerken met herstelmortels - steenvervanging (geheel of gedeeltelijk) Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 21
Figuur 1: Voorbeeld van herstelmortel die verlies aan hechting met de kalkzandstenen ondergrond vertoont. Alhoewel het niets doen meestal niet expliciet in een rapport vermeld wordt, kan het voorkomen dat stenen onderdelen in slechte staat zijn. Als de toestand stabiel is en geen technisch herstel vereist is, hoeft hier niet noodzakelijk een actie aan gekoppeld worden. Indien er nog geen schade is of deze beperkt is, maar de toestand of omgevingsfactoren geven aan dat er (verdere) schade te verwachten valt, kan aanbevolen worden om de toestand te monitoren. Een gevelreiniging wordt zelden aanbevolen in de rapporten van monumentenwacht. Meestal gaat het hier om een louter esthetische ingreep en zijn andere werken prioritair. Indien een verkeerde reinigingsprocedure gekozen wordt, kan een gevelreiniging zelfs verder schade veroorzaken. Wanneer wordt een herstelmortel best toegepast; m.a.w. wanneer gaat de patina over in schade, wanneer (of voor welke steensoorten) voldoet een steenverharder niet en wanneer is de schade nog niet ver genoeg gevorderd om voor een natuursteenvervanging te kiezen? De keuze voor natuursteenconsolidatie, bijwerken met herstelmortel of vervanging is vaak geen evidente optie, waarvoor regelmatig doorverwezen wordt naar natuursteenspecialisten of een restauratiearchitect. Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 22
Figuur 2: Welke behandeling is aangewezen? Monumentenwacht kan zich principieel wel vinden in het gebruik van herstelmortels voor natuursteenrestauratie en streeft met haar werking een goed onderhoud en een maximaal behoud van het historisch materiaal na. In dat opzicht is een natuursteenrestauratie met herstelmortels te verkiezen boven een vervanging van de oude verweerde natuursteen door nieuwe stenen. Waar nodig zullen monumentenwachter in hun aanbevelingen dus soms ook voorstellen om de natuurstenen lijsten of profileringen te herstellen met een duurzame en compatibele restauratiemortel die qua kleur, textuur en eigenschappen aanleunt bij de te herstellen natuursteen. Meestal worden deze aanbevelingen gegeven uit technische overwegingen, bijvoorbeeld in functie van een vlotte waterafvoer, alhoewel een natuursteenherstelmortel ook nuttig kan zijn om sculpturen opnieuw leesbaar te maken (figuur 3). Monumentenwacht geeft geen bestektekst of productomschrijving mee voor de te gebruiken herstelmortel. De keuze voor bepaalde producten of werkwijzen wordt overgelaten aan de restauratiearchitect of natuursteenrestaurator. 4. Beschikbare herstelmortels en hun eigenschappen Er zijn verschillende voorgedoseerde mengsels op de markt. Een restauratiemortel op minerale basis is eerder geschikt voor witte steen en zachte steensoorten. Het basisproduct bestaat uit gemalen steenpoeder, uitgekozen volgens de na te bootsen kleur en aspect, en volgens de fysische Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 23
Figuur 3: Een natuursteenherstelmortel kan de leesbaarheid van een verweerde sculptuur sterk verbeteren. eigenschappen die eigen zijn aan de te restaureren ondergrond. Zinkoxidemortels zijn gemakkelijk verwerkbaar. Voor meer sculpturale toepassingen wordt echter best een mortel op basis van (lucht)kalk gebruikt, die minder snel uithardt en bijgevolg langer bewerkbaar blijft. Mortels op basis van kunstharsen zoals epoxy zijn vooral geschikt voor compactere natuurstenen als marmer en blauwe hardsteen. Ook hier worden delen van de oorspronkelijke steen of stenen van dezelfde oorsprong en dezelfde tint gemalen om een kunstharsmortel te bekomen met een ruwheid en kleurtint die aanleunt bij de te restaureren steen. In de literatuur en bestekteksten zijn een aantal eigenschappen terug te vinden waaraan een restauratiemortel moet voldoen. De mortel - is compatibel met de natuursteen op vlak van kleur, textuur en fysische eigenschappen; - is ongevoelig voor water, erosie en vriesweer; - veroorzaakt geen corrosie van metalen; - verandert het aspect van de bestaande steen niet; - is onoplosbaar in water, benzine, zuur,.. - kan vertikaal verwerkt worden zonder beroep te moeten doen op een bekisting; Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 24
- mag de waterdampdoorlaatbaarheid niet belemmeren; - vertoont een porositeit die aanleunt bij deze van de steen; - hecht goed aan de steen; - zal niet van kleur veranderen in de tijd onder invloed van het UV licht; - zal op vergelijkbare wijze verweren als de natuursteen; - zal op vergelijkbare wijze vervuilen als de natuursteen. Of alle eigenschappen tegelijkertijd haalbaar zijn is nog maar de vraag. Naast de eigenschappen van de mortel zelf en de compatibiliteit met de te herstellen natuursteen, is de verwerking eveneens belangrijk. De mortel moet aangebracht worden op een gezonde ondergrond. Daartoe moet de beschadigde steen afgekapt worden tot op de gezonde steen. Het oppervlak moet ontstoft en ontvet worden. Bij het toepassen van een herstelmortel dienen steeds de voorschriften van de fabrikant gevolgd te worden. Afhankelijk van het type mortel en de te behandelen natuursteen kunnen de werkwijze, de voorbereidingen van de ondergrond en de aangewezen minimale en maximale laagdiktes verschillen. Bij grotere diktes is het doorgaans aangewezen in meerdere lagen te werken en -vooral voor minerale mortels- een wapening in een roestvrij materiaal te voorzien. 5. Herstelmortels in de toestandsrapporten van Monumentenwacht Een screening van de inspectierapporten van de laatste jaren op termen als herstelmortel, reparatiemortel of natuursteenrestauratie levert niet bijzonder veel hits op. Dit kan betekenen dat het gebruik van herstelmortels niet frequent voorkomt, dat de mortels goed aangebracht zijn, weinig opvallen en geen problemen veroorzaken of dat er in de rapporten andere terminologie gebruikt wordt, waardoor een deel van de objecten door de mazen van het net zijn geglipt. Herstelmortels vermeld in de inspectierapporten van Monumentenwacht, krijgen zelden een goede conditiescore. Meest voorkomende problemen zijn: - kleurverschillen tussen de herstelmortel en de natuursteen, wat een esthetisch probleem is en in se geen verdere aanbevelingen vereist, - herstelmortels die barsten, en, - herstelmortels die loskomen. Figuur 4 illustreert schade aan de herstelmortel aangebracht op een zanderige kalksteen. Problemen kunnen te wijten zijn aan de eigenschappen van de gebruikte herstelmortel zelf, de compatibiliteit met de natuurstenen ondergrond of onderliggende oorzaken die al verantwoordelijk waren voor de schade aan de natuursteen waarvoor een herstel nodig was. Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 25
Figuur 4: Schade aan de herstelmortel aangebracht op een zanderige kalksteen. Een weinig geschikte herstelmortel of een mortel die niet compatibel is met de ondergrond zal snel kleine problemen en (micro)scheuren vertonen. Waterinfiltratie en vorstschade maken de scheuren alleen maar erger en zorgen ervoor dat de mortel uiteindelijk loskomt van de steen. Roestige doken kunnen door hun uitzetting de oorspronkelijke natuursteen beschadigd hebben. Indien een herstelmortel werd aangewend om de weggevallen stukken natuursteen te herstellen, zonder dat er een oplossing gezocht is voor de roestige doken, zal de herstelmortel na verloop van tijd ook barsten en loskomen (figuur 5). Het loskomen van herstelmortels kan allerlei oorzaken of een combinatie van oorzaken hebben: een onvoldoende hechting al dan niet door een slechte voorbereiding van de ondergrond, krimpscheuren, onvoldoende laagdikte, verschillen in bijvoorbeeld waterdampdoorlaatbaarheid in de mortel en de ondergrond Deze effecten worden meestal versterkt op plaatsen met een zware vochtbelasting. Kan er zich water ophopen achter de herstelling, dan is er eveneens kans op vorstschade. Versteend Erfgoed Brussel, 28 mei 2010 26