Renovatiewerkzaamheden aan de historische Oude Kerk in Delft brachten een onwelkome verrassing aan het licht. Op het onderste gedeelte van de graftombe van Admiraal Tromp werden zoutkristallen aangetroffen. Zulke kristallen kunnen onder bepaalde omstandigheden ernstige schade veroorzaken. Een mogelijke ingreep is om het hele aangetaste deel onder te dompelen in water. Maar dit monument is te massaal en te waardevol om fouten te riskeren. Wat nu? Associate professor Barbara Lubelli: "Als je je erfgoed echt wilt beschermen, moet je onderzoek doen voordat je ingrijpt."
Dr. Barbara Lubelli kan redelijkerwijs worden omschreven als een 'schade-detective'. Ze komt oorspronkelijk uit Milaan en met haar specifieke vaardigheden heeft ze samengewerkt met bedrijven en onderzoekers in heel Europa. Op dit moment is haar uitvalsbasis de TU Delft, van waaruit ze wordt geraadpleegd voor zaken in heel Nederland. Inmiddels staat ze aan het hoofd van het laboratorium Erfgoed & Technologie waar ze onderzoek doet naar de effecten van inwendige zoutkristallen, een langzaam werkend gif... voor metselwerk.
De meeste gebouwen bevatten zout, opgelost in inwendig water of in de vorm van kleine kristallen. Zelfs als je bouwmaterialen oorspronkelijk zoutvrij waren, zal de natuur toch een weg vinden. Via de grond, de wind of soms een overstroming komt er zout in constructies terecht. De problemen beginnen wanneer veranderingen in de omstandigheden, zoals het vochtgehalte of de temperatuur, ervoor zorgen dat deze zouten kristalliseren. Aan het oppervlak creëert dit proces ‘efflorescentie’, zichtbare zoutkristallen. Maar interne kristallisatie kan schade veroorzaken. Pleisterwerk en muurtegels raken los, mortel begint af te brokkelen en na verloop van tijd worden hele muren aangetast.
Hoe roep je zoutschade een halt toe
Venetië heeft bijzonder veel last van zoutschade. Een veelgebruikte methode bij het renoveren van gevels is het aanbrengen van pleisterwerk met een waterafstotend middel er doorheen. Dit pleisterwerk voorkomt vochtplekken of efflorescentie door opgeloste zouten in de binnenlaag gevangen te houden. Lubelli wijst er echter op dat de resulterende ophoping van zout uiteindelijk kristalliseert en het metselwerk beschadigt. "Normaliter zouden we een zoutdoorlatende pleisterlaag kunnen aanbrengen, die als een 'offermateriaal' zou werken door het zout uit de muren te absorberen. Maar vanwege de omstandigheden in Venetië zou je dit pleisterwerk om de paar jaar moeten vervangen."
Door onderzoek te doen voordat je ingrijpt, bespaar je tijd, geld en monumenten.
Een oplossing voor dit dilemma kan komen uit een onderzoeksproject onder leiding van Lubelli genaamd MORISAL, dat gericht is op het ontwikkelen van een mortel met remmers voor zoutkristallisatie. De pleisters die in dit project zijn ontwikkeld, worden momenteel getest in de Brouwershavenkerk in Zeeland, die tijdens de Noordzeeramp van 1953 overstroomde met zeewater. "Tijdens de eerste pogingen om de schade te beperken, werden de kerkmuren bedekt met teer. Het opgeloste zout kon niet naar de oppervlakte ontsnappen en verspreidde zich daarom hogerop in de kerkmuren." Als de mortel erin slaagt om zoutschade tegen te gaan, kan hij mogelijk ook worden toegepast op andere waardevol erfgoed.
Hoe vind je de dader in zeven stappen
- Inspecteer de plaats delict en de omgeving. Gebruik een vergrootglas om details te bekijken.
- Observeer de schade zorgvuldig. Welke soort, waarom op deze locatie?
- Formuleer een hypothese over de oorzaak van de schade.
- Verzamel systematisch preparaten: op verschillende diepten, van zowel beschadigde als onbeschadigde plekken. Dit kunnen poeders, schilfers, of zelfs solide kernen zijn.
- Meet het vochtgehalte van de monsters, zowel het werkelijke als het hygroscopische (adsorptie bij hoge luchtvochtigheid). De resultaten geven aan waar en hoeveel vocht en zout aanwezig zijn.
- Gebruik speciale technieken, zoals ionchromatografie of röntgendiffractie, op geselecteerde preparaten om het zouttype te achterhalen.
- Bepaal een actieplan op basis van je resultaten om de restauratie te bevorderen, verdere schade te voorkomen, en het bouwwerk toekomstbestendig te maken.
In het geval van het Tromp-monument bleek het aanwezige zout gips te zijn, dat slecht oplosbaar is. Hierdoor is gips zowel minder schadelijk dan andere zouten als moeilijk te verwijderen door onderdompeling in water. Het onderzoeksteam stelde in feite vast dat de echte boosdoener hygrische (door water aangedreven) uitzetting van steenlagen was, wat betekent dat het toevoegen van nog meer water juist schadelijk zou zijn. Ze raadden aan om het monument op een constante vochtigheidsgraad te houden en condensatie te voorkomen.
Forensische wetenschap voor metselwerk
Zout is niet altijd de boosdoener. Tijdens de renovatie van het metselwerk van het iconische gebouw Het Schip in Amsterdam sloeg men alarm vanwege vermoedelijke zoutschade aan een van de balkons. Lubelli's onderzoek bracht de echte boosdoener aan het licht, een toevallig regenwaterbassin onder de balkonvloer. Het water verzadigde de bakstenen reling. In de winter veroorzaakten cycli van vriezen en dooien vorstschade. De restaurateurs hoefden alleen maar het reservoir te legen en de scheuren te repareren, in plaats van het hele balkon te demonteren. Lubelli: "Door onderzoek te doen voordat je ingrijpt, bespaar je geld, tijd en monumenten."
Toen Lubelli in Delft aankwam, was het eerste doel het oprichten van een Heritage & Technology laboratorium. Het lab staat nu vol met manshoge machines die allerlei nieuwe en oude bouwmaterialen blootstellen aan snelle cycli van warm en koud, vochtig en droog. "Ik kan 10 jaar verwering reproduceren in 3 maanden", zegt Lubelli. Een deel van haar onderzoek richt zich op de levensduur van mid-20e eeuwse beton. Het onderwerp is in toenemende mate een bron van zorgen aangezien veel van de infrastructuur en het recente erfgoed van de westerse wereld uit beton is opgetrokken.
De toekomst volgens de schade-detective
Technologische vooruitgang verandert Lubelli's werk. "Met nieuwe meetinstrumenten, bijvoorbeeld op basis van lasers, kan ik schade gemakkelijker in kaart brengen." Tegelijkertijd worden er in hoog tempo nieuwe bouwmaterialen ontwikkeld. Twee voorbeelden zijn 3D-geprint beton en geopolymeer-cement. Lubelli: "Deze materialen worden vaak op de markt gebracht als duurzamere alternatieven. Maar hoe gaan ze om met zoutschade? Volgens mij zijn ze alleen duurzaam als ze lang meegaan!"
Nieuwe materialen zijn alleen duurzaam als ze lang meegaan... een gebouw is niet milieuvriendelijk als we binnen tien jaar ingrijpend moeten renoveren.
Dr. Barbara Lubelli heeft twee belangrijke aanbevelingen voor de architecten van de toekomst. Ten eerste, denk na over de details: "Wat is de interactie tussen de constructie en de omgeving? Hoeveel grondwater kan de muren binnendringen, waar zal regen samenvloeien en naartoe stromen? Door rekening te houden met deze factoren kun je schade voorkomen." Ten tweede moet je rekening houden met materiaaleigenschappen op de lange termijn. "Vroeger richtten architecten zich vooral op de esthetiek van hun materialen. Tegenwoordig is een andere belangrijke factor de milieu-impact. Maar een gebouw is niet milieuvriendelijk als we binnen tien jaar ingrijpend moeten renoveren."
Meer informatie
Dr. Barbara Lubelli is associate professor aan de afdeling Architectural Engineering and Technology binnen de faculteit Bouwkunde. De afgelopen zes jaar was ze voorzitter van de Technische Commissie RILEM 271-ASC, die een gestandaardiseerde versnelde test ontwikkelde om de weerstand van baksteen en natuursteen tegen zoutschade betrouwbaar en snel te beoordelen.
Volg deze links voor meer informatie over vochtschade aan gebouwen, betonnen erfgoed, het Erfgoed en Technologie lab, en project MORISAL.
