O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSchad ecement 2005 5 59Zouten en monumenten gaanvaak samen. Belangrijke zout-bronnen zijn overstromingen,optrekkend vocht of zouten die alin de oude bakstenen en mortelaanwezig waren.In de provincie Zeeland zijn dezoutproblemen zeer ernstig alsgevolg van de watersnoodsrampvan 1953. Veel kerken hebben toengedurende lange tijd in zeewatergestaan (foto 2). Nadat het waterverdwenen was, is het pleister-werk hersteld. Het was hierbijgebruikelijk om het metselwerkeerst te voorzien van een teerlaag,teneinde zo het pleisterwerk te be-schermen tegen de verwoestendezouten. Na verloop van tijd bleekook dit geen duurzame oplossingvan het probleem. Ter plaatse vanbeschadigingen in de teerlaag(bijvoorbeeld een spijker om ietsop te hangen) ontstond schade.Bovendien zorgde de belemmerdeverdamping ervoor dat optrekkendvocht beduidend hoger optrekt.Tegenwoordig ziet men af vanhet afsluiten van het metselwerkmet behulp van teerlagen. Deschade aan het pleisterwerk wordtbeperkt door het toepassen vanzogenoemde restauratiepleisters,die meer zoutbestendig zijn danconventionele pleisters. Dezerestauratiepleisters zijn in hoofd-lijnen te verdelen in twee typen:zouttransporterende en zout-bergende pleisters (fig. 3). Zout-transporterende pleisters hebbentot doel de zouten naar het op-pervlak te transporteren, zonderdat hierbij schade aan de pleisterontstaat. Zoutbergende systemenhebben tot doel de zouten in depleister te laten kristalliseren.Deze pleisters zijn echter zodanigsamengesteld, dat bij deze kristal-lisatie gedurende zo lang moge-lijke tijd schade achterwege blijft.De ervaring over de afgelopen ja-ren heeft aangetoond dat de duur-zaamheid niet in de laatste plaatsbepaald wordt door de uitvoering.Bij zouttransporterende pleistersspelen de dikte en het type verfeen grote rol. Bij zoutbergendepleisters heeft de dikte een groteinvloed op de duurzaamheid.Duidelijk werd dat de prestatiesvan een restauratiepleister in eenspecifieke situatie moeilijk tevoorspellen zijn.E u r o p e e s p r o j e c tC o m p a s sMet deze ervaring in het achter-hoofd heeft TNO samen met en-kele Europese partners een projectgeformuleerd, Compass genaamd(Compatibility of Plasters And Ren-ders for Salt loaded Substrates). Dehoofddoelstellingen van dit projectwaren de volgende:? formuleren van aanbevelingenhoe te komen tot de keuze vande juiste pleister;? verkrijgen van beter inzicht inde mechanismen die leiden totzoutschade aan restauratiepleis-ters;? vaststellen of en zo ja waaromrestauratiepleisters een beterverdrag vertonen dan conventio-nele pleisters.Het project had een looptijd vandrie jaar en bevindt zich nu in deafrondende fase [1].I n v l o e d o n d e r g r o n dE?n van de doelen van het pro-ject was het ontwikkelen van eenBevindingen uit Europees project CompassHoe verminderen we schade aanpleisterwerk in monumenten?ir. T.J. Wijffels, B. Lubelli MSc., prof.ir. R.P.J. van Hees, TNO Bouw enOndergrondEen steeds weer terugkerend probleem in monumenten is het ontstaan vanschade aan het pleisterwerk als gevolg van zouten (foto 1). Dit zorgt voor veeloverlast en vormt een grote kostenpost. Het voorkomen van zoutschade aanpleisterwerk is al tientallen jaren een belangrijk punt in de monumentenwe-reld. Samen met enkele Europese partners heeft TNO onderzoek gedaan naarde oorzaken en aanbevelingen voor verbetering opgesteld.1 |Schadebeeld aan pleis-terwerk door zout-inwerking2 |Watersnood in Zeelandheeft veel monumentenschade berokkendO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eS chadecement 2005 560duurzaamheidstest op basis vanversnelde veroudering. Omdatuit vooronderzoek was geblekendat de ondergrond van wezenlijkbelang is, werden proefstukkengemaakt van pleisters op onder-gronden. Op de ontwikkeling vande versnelde test zelf wordt hierniet verder ingegaan.Tijdens het laboratoriumonder-zoek zijn verschillende pleistersaangebracht op verschillendeondergronden. De ondergrondenwerden geselecteerd op basis vande porieverdeling, met name ofhet materiaal fijn of grof poreusis. Er zijn experimenten gedaanmet Bentheimer zandsteen, eenmateriaal met een tamelijk uni-forme porieverdeling met groot-tes van 20-40 ?m (grof). Daar-naast zijn experimenten gedaanmet kalkzandsteen en baksteen,met respectievelijk 0,01 (zeerfijn) en 10 ?m als gemiddeldeporiegrootten. Uit de (versnelde)zoutkristallisatietest blijkt dat deondergrond grote invloed heeftop het zouttransport tussen steenen pleister.De pori?n in het bindmiddelvan de pleister zijn relatief fijn,kleiner dan 1 ?m en voor eengroot deel kleiner dan 0,1 ?m.Afhankelijk van het bindmid-delgehalte en het toegepaste zandbezit een pleister ook een aantalgrote pori?n (> 50 ?m). Deze po-riestructuur heeft tot gevolg datzo'n pleister vocht en zout uit eengrofporeuze ondergrond zuigt.Fijne capillairen zuigen namelijkvocht uit grotere capillairen. Degrove Bentheimer zandsteen ver-loor in de test in korte tijd al hetvocht en zout aan de pleister, diedaardoor snel beschadigd raakte.Met de fijnporeuze kalkzand-steen gebeurde iets totaal anders.Droging verliep trager omdat erslechts beperkt capillair transportvan steen naar pleister plaatshad.Door dit beperkte capillaire trans-port bleven tevens veel zouten inde steen achter. De pleister be-schadigde daardoor minder snel.S c h a d e m e c h a n i s m e nHet ontstaan van zoutschade aanpleisterwerk wordt meestal inverband gebracht met het kristal-liseren van zout in de pori?n vande pleister. De pori?n zoudenopgevuld worden met kristallen,waarna bij verdere zoutkristallisa-tie de pleister kapot zou gaan. Ookhydratatie van met name sulfatenkan leiden tot volumevergroting,en vervolgens tot schade. Een be-kend voorbeeld is natriumsulfaatdat bij hydratatie in de kristalstruc-tuur 10 moleculen water kan op-nemen, hetgeen gepaard gaat metvolumevergroting. Kristallisatieen hydratatie zijn altijd gezien alsde grote boosdoeners wanneer hetgaat om zoutschade.Schade door schommelingen inrelatieve vochtigheidTijdens het Compass-project isde situatie in de kerk van Brou-wershaven uitvoerig onderzocht.Deze kerk heeft in 1953 geruimetijd tot een hoogte van ongeveer2 m boven maaiveld in zeewatergestaan. Daarna is pleister op eenteerlaag aangebracht, die rond 1992wederom vervangen is. Inmiddelsvertoont de nieuwe pleister alweerveel schade.In het kader van het onderzoek zijnde temperatuur en luchtvochtig-heid in de kerk gemeten (fig. 4).Bovendien is door het opvangenvan verkruimeld en losrakendpleistermateriaal vastgesteld opwelke momenten schade aan depleister ontstond. In figuur 4 is ingrijs aangegeven hoe de relatievevochtigheid (RV) varieert. De stip-pellijn geeft aan wanneer de RV bo-ven en beneden 75% is. De zwartelijn geeft aan hoeveel materiaal vande pleister afbrokkelde [2,3].Wanneer de grijze en zwartelijnen met elkaar worden verge-leken, valt op dat schade aan depleister ontstaat wanneer de RVboven 75% komt. 75% is de rela-tieve vochtigheid waarbij natrium-chloride (NaCl, hoofdbestanddeelvan zeezout) in oplossing gaat.Microscopisch onderzoek aan hetgedrag van NaCl in poreus mate-riaal bij verschillende RV's toondeaan wat er gebeurt: uitgekristalli-seerd NaCl veroorzaakt schade aande matrix van de pleister, maarhoudt dezelfde pleister tevens bijelkaar. Wanneer de RV boven 75%raakt, gaat de NaCl in oplossing,waarna de pleister als los zand uitelkaar valt.U i t v o e r i n g s - e no n d e r h o u d s a s p e c t e nDe studie van een aantal schade-gevallen heeft aangetoond dat ookde uitvoerings- en onderhouds-aspecten een grote rol spelen bijhet ontstaan van zoutschade aanpleisterwerk. Schade blijkt vaakge?nitieerd te worden door eenplaatselijk geringe dikte van depleister. Dit kan het gevolg zijnvan ongelijkheden in de onder-grond (een uitstekende baksteenbijvoorbeeld) waardoor inciden-teel de pleister in een geringe dik-te is aangebracht. Hier kunnenzouten relatief snel aan het op-pervlak komen, waarna de schade4 |Relatie tussen relatievevochtigheid en het ont-staan van schade aanpleisterzoutbergendzouttransporterendpleisterbaksteenlocatie zoutkristallisatievocht- en zouttransport3 |Onderscheid in typenrestauratiepleisterO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSchad ecement 2005 5 61zich vanuit zo'n locatie verspreidt.Een ander voorbeeld van ver-snelde schade als gevolg van nietoptimale uitvoering, is schadedie ontstaat via scheuren. Diverserestauratiepleisters blijken eentamelijk grote drogingskrimp tehebben, waardoor het risico opcraquel?vorming bestaat. Schadeaan de pleister was in een aantalgevallen zichtbaar vanuit dezescheuren ontstaan (foto 5).In de onderhoudsfase blijkt hetmet de keuze van de verf wel eensmis te gaan. Tijdens de restauratiewordt meestal wel een verfsysteemtoegepast dat goed is afgestemdop de pleister. Wanneer na enigetijd de behoefte ontstaat de murenopnieuw te verven, is deze afstem-ming tussen pleister en verf nietmeer vanzelfsprekend. De schadelijkt eerst te ontstaan daar waarde verf beschadigd is. Op dezeplaats zal relatief veel verdampingvan vocht kunnen optreden, watop zijn beurt weer zoutschade totgevolg heeft.Z o u t k r i s t a l l i s a t i e t e s tOp basis van verschillende proe-ven is een nieuwe versnelde kris-tallisatietest ontwikkeld. Met dezenieuwe testopzet is de duurzaam-heid van (restauratie) pleisters tebeoordelen in een periode van drietot vijf maanden. Dit is een groteverbetering ten opzichte van debestaande kristallisatie-duurzaam-heidstest, zoals door RILEM vast-gelegd. Met deze bestaande testduurde het geruime tijd voordatverschillen in duurzaamheid tus-sen pleisters duidelijk werden. Debeproevingsperiode kon oplopentot meer dan twee jaar. Dit maaktede test in praktijk ongeschikt omte gebruiken bij de keuze van eenpleister voor een bepaalde situatie.In de nieuwe test worden de proef-stukken na opzuiging van eenzoutoplossing blootgesteld aancycli van temperatuurwisseling.Hierdoor drogen de proefstukkenrelatief snel, waarna de proefstuk-ken opnieuw bevochtigd wordenmet een zoutoplossing. Na circavijf cycli van bevochtiging en dro-ging blijkt al goed onderscheidgemaakt te kunnen worden tussenpleisters met een beperkte levens-duur en pleisters met een langerelevensduur.R e s u l t a t e n C o m p a s sZoals beschreven, heeft het Com-pass-project aangetoond dat erook andere schademechanismenverantwoordelijk zijn voor zout-schade aan pleisterwerk dan tot nutoe werd aangenomen. Met nameschommelingen in relatieve voch-tigheid blijken desastreus voor deduurzaamheid van een pleister.De ontwikkeling van een versneldezoutkristallisatietest stelt ons inde gelegenheid om in het labora-torium binnen afzienbare tijd hetonderscheid te kunnen maken inde duurzaamheid van restauratie-pleisters.De karakteristieken van de onder-grond blijken in belangrijke matemedebepalend voor het functione-ren van de pleister. Daarom bestaater geen `wonderpleister' die inalle situaties een lange levensduurheeft. Per situatie zal afgewogenmoeten worden welk type pleisterhet best kan functioneren.Ten slotte heeft het Compass-project duidelijk gemaakt hoebelangrijk het is dat tijdens eenrestauratie niet bezuinigd wordt opde uitvoering van het pleisterwerk.Een lange levensduur staat of valtbij de gratie van een zorgvuldigeuitvoering. L i t e r a t u u r1. Hees, R.P.J. van, B. Lubelli,T.J. Wijffels, L. Pel en H. Hui-nink, Restauratiepleisters voorzoutbelaste ondergronden; wit-te vlekken en eerste resultatenvan onderzoek. PraktijkboekInstandhouding Monumen-ten. Deel II-4: Buitenwanden;nr. 20, oktober 2004.2. Lubelli, B., R.P.J. van Hees enC.J.W.P. Groot, Performanceof restoration plasters in thepresence of sea salts: Inves-tigation and monitoring of acase study (Brouwershavenchurch, The Netherlands).Enduits degrads par les Sels:Pathologies et Traitements,Section fran?aise de l'ICOMOS(Conseil International des Mo-numents et des Sites), Paris,2004.3. Lubelli, B., R.P.J. van Hees enM. Favaro, Damage mecha-nisms and decay patterns onbrick masonry due to sea salts.6th International Symposiumon the Conservation of Monu-ments in the MediterraneanBasin, Lisbon, 2004.5 |Schade ontstaan vanuitscheurvorming