Jaarboek Monumentenzorg 1999. Instandhouding

[p. 168]

Materie onder de loep

[p. 169]

M. van Hunen
Instandhouding: ondanks of dankzij natuurwetenschappelijk onderzoek?
De natuurwetenschappen en de ontwikkeling van middelen en technieken voor vochtbeheersing

Een ieder werkzaam in de restauratie weet dat de hoeveelheid middelen en technieken waarmee wordt geprobeerd monumenten in technische zin overeind te houden, de laatste decennia bijna exponentieel toeneemt. Lang niet iedereen zal dit als positief ervaren: niet alleen omdat het ondoenlijk wordt om over de gehele breedte van het vakgebied geïnformeerd te blijven, maar ook omdat de vraag of al deze middelen en technieken wel bijdragen aan de instandhouding, zich steeds vaker en sterker opdringt.

Inleiding

Het op de markt komen van nieuwe conserveringsmiddelen en -technieken vloeit enerzijds voort uit de enorme ontwikkeling van de chemische en technologische industrie en het wetenschappelijk onderzoek dat daaraan ten grondslag ligt, anderzijds uit de toenemende belangstelling voor cultuur en het behoud daarvan. Steeds meer onderzoekers ‘ontdekken’ het vakgebied van de restauratoren en gaan doelgericht op zoek naar betere middelen waarmee het cultuurgoed in stand kan worden gehouden.

Binnen de monumentzorg bestaat een groep instandhouders die op zijn zachtst gezegd nogal sceptisch staat tegenover nieuwe middelen en technieken die gebruikt kunnen worden. Deze groep baseert haar mening veelal op negatieve ervaringen uit het verleden. Natuurlijk kan daarbij opgemerkt worden dat men zich negatieve ervaringen beter herinnert dan positieve. Desondanks kan en mag men deze sceptische houding niet bagatelliseren. De schade die is ontstaan door bijvoorbeeld hydrofobeer-behandelingen in het verleden kunnen door niemand worden ontkend. Tegenover de groep sceptici staat echter een groep waarbij het natuurlijk en gezonde wantrouwen tegen nieuwe middelen en methoden geheel is omgeslagen naar een blindelings vertrouwen hierin. Dit blijkt onder ander uit de grote schaal waarop door architecten impregneermiddelen worden gebruikt om optrekkend vocht tegen te gaan. Dit wekt de suggestie dat de werkzaamheid en duurzaamheid van deze middelen op de langere termijn onomstotelijk zijn

1 Schematische weergave van mogelijke vochtbronnen rondom een gevel. Tekening auteur, 1999.

[p. 170]

bewezen. Weliswaar zijn goede resultaten bereikt op de korte termijn, echter op de lange termijn bestaat nog geen zekerheid.

Door een beeld te schetsen van de ontwikkeling van middelen en technieken voor vochtbeheersing en van het gebruik daarvan in de restauratiepraktijk, wordt geprobeerd een indruk te geven van de rol van natuurwetenschappelijk onderzoek in deze ontwikkeling. Aannemende dat deze ontwikkeling exemplarisch is voor die van middelen en technieken over de gehele breedte van het vakgebied, zal worden ingegaan op de vraagstelling van de titel.

Bescherming tegen weersinvloeden, een schets van de ontwikkeling

Alle materialen, en zeker bouwmaterialen zijn in meer of mindere mate onderhevig aan verval. Bij het overgrote deel van de aantastingsmechanismen speelt vocht de hoofdrol. Zolang als er wordt gebouwd, is men zich bewust van de ongemakken en gevaren van de aanwezigheid van overmatig vocht in gebouwen (afb. 1). Door de eeuwen heen hebben bouwmeesters dan ook geprobeerd binnendringend vocht op allerlei verschillende manieren te weren. Zo wordt optrekkend vocht van oudsher beperkt door in de fundering waterdichte materialen te verwerken, een trasraam te maken, luchtspouwen te creëren en drainagesystemen aan te leggen en wordt vochtdoorslag door hevig regenval beperkt door gevels te bekleden met andere materialen, te oliën of te bestrijken met waterglas.

Een van de oudste producten waarmee steenachtige materialen worden beschermd tegen weersinvloeden is lijnolie. Al vanaf de 16de eeuw worden rauwe en gekookte lijnolie, hars en standolie gebruikt. Lijnolie is een plantaardige olie, geperst of geslagen uit lijnof vlaszaad.

In de meeste gevallen wordt met een kwast een mengsel van rauwe en gekookte olie aangebracht. Ook wordt voor de eerste laag alleen rauwe olie gebruikt omdat dit beter in de steen dringt, voor de tweede en derde laag wordt gekookte olie gebruikt waaraan men een beetje standolie en hars heeft toegevoegd om zwart worden te voorkomen. Standolie is een onder invloed van zonlicht of langzame verhitting ingedikte lijnolie (lit. 1,2). Later worden ook andere middelen gebruikt zoals: lijmoplossingen, kalkcaseïne: een in talk opgeloste substantie die uit een met water verdunde afgeroomde melk is neergeslagen, paraffine, houtolie, was en aluminiumzepen: verbindingen van aluminium en vetachtig stearinezuur.

‘Water en vochtigheid werken nadelig op de gebouwen’, schrijft C. Schwatlo in 1874 in zijn handboek voor architecten, metselaars, opzichters en leerlingen: ‘De practische metselaar’ (lit. 3). Vervolgens wordt minder dan anderhalve pagina besteed aan het bieden van oplossingen om vocht te weren. Hij noemt: ‘het metselen van omgekeerde gewelven in cement als vloeren van kelders; het rooien van bomen die het opdrogen door zonnestralen beletten; het maken van een goed trasraam en het metselen van een hellend rabat rondom het gebouw’.

Met betrekking tot verwering stelt hij dat de duurzaamheid van zandsteen kan worden vergroot, door het indringen van vocht en het losvriezen tegen te gaan door de steen te oliën. ‘In den lateren tijd’ wordt voor zand en kalksteen waterglas aanbevolen, ‘eene dikke waterglasoplossing kosten de 50 kg ongeveer f 9- terwijl men met 2 kg een muurvlak van 14-15 m² bestrijken kan’.

Als een van de eerste symptomen van een meer wetenschappelijk benadering die geleidelijk aan vanaf het eind van de 19de eeuw meer in zwang raakt in de bouw, kan de toename worden beschouwd van het aantal technisch-wetenschappelijk onderbouwde handboeken. Steeds meer architecten en opzichters hebben kennelijk behoefte aan informatie waarmee de uit overlevering verkregen en uit eigen ervaring opgebouwde praktische kennis wordt onderbouwd. Ondanks het feit dat men zich bewust is van de gevaren van overmatig vocht, ligt in veel ‘praktijkhandboeken voor architecten, opzichters en metselaars’, geschreven vanaf de tweede helft van de 19de eeuw, de nadruk toch op de constructieve bouwwijze en de mechanische eigenschappen van de materialen (afb. 2).

In een praktijkhandboek van G.A. Scholten uit 1902 (lit. 1) wordt meer aandacht geschonken aan het weren van vocht. De schrijver stelt dat elke muur beveiligd moet worden tegen: ‘1. het grondwater, door het maken van een voldoende trasraam of eene isoleerlaag; 2. inwatering, door waterdichte afdekkingen van het bovenvlak en door het goed dichthouden van de voegen, door wegnemen van lekkage. 3. plaatselijke verontreiniging, door het opruimen en verwijderd houden van daartoe aanleiding gevende stoffen 4. De inwerking van vochtige lucht en regen in 't algemeen, door het gebruik van goed doorbakken steenen, met goed volgewerkte voegen van doelmatige metselspecie’.

‘Is de steen te zacht of voldoet het metselwerk niet naar genoemde eischen uitgevoerd, dan zal de muur door eene beraping moeten worden beschermd. Bestaat hiertegen bezwaar, dan zal men zijne toevlucht moeten nemen tot het bestrijken van het oppervlakte met eene in de poriën dringende vloeistof, welke zoo mogelijk met den steen eene vaste

[p. 171]

2 Met het meer in zwang raken van de wetenschappelijke benadering neemt ook de behoefte toe om nieuwe middelen en bouwmaterialen te laten testen door een onafhankelijk wetenschappelijk instituut. Al vanaf 1900 presenteert Koning & Bienfait zich in verschillende bouwkundige weekbladen als het proefstation voor bouwmaterialen, destijds wellicht het enige in Nederland, nu temidden van andere.

verbinding aangaat en daardoor eene voor water ondoordringbare laag vormt, zonder dat het uiterlijk voor komen van den muur te veranderen’. De schrijver geeft vervolgens informatie over een aantal middelen waarmee de gevel behandeld kan worden: olie, waterglas, Kesslers Fluaten, Protector Petri en een aantal gewone muurverven.

De in Nederland misschien wel bekendste handboeken zijn geschreven door de hoogleraar J.A. van der Kloes (lit. 4) van de Technische Hogeschool te Delft. In de eerste druk uit 1893 wordt nauwelijks aandacht besteed aan de invloed van vocht, het meten van vocht en het beschermen tegen vocht. In de zesdelige serie uit 1923-1926 is de aandacht hiervoor nog steeds beperkt. Hij geeft in zijn werk nauwelijks informatie over de voor die tijd nieuwe middelen waarmee weersinvloeden kunnen worden beperkt.

Silicaten

Waterglas schijnt in de Middeleeuwen al bekend te zijn geweest, maar is in de eeuwen daarna in de vergetelheid geraakt. Professor dr. Johann Nepomuk von Fuchs te Landschut heeft het middel herontdekt (lit. 2) en bereidde in 1818 ‘voor het eerst’ kunstmatig waterglas. Het impregneren van poreuze bouwmaterialen was één van de toepassingen die hij voorstelde bij het nieuwe product (lit. 5). Zo rond 1830 startte Kuhlmann de productie van waterglas voor het impregneren van steen en als bindmiddel voor pigmenten. In 1878 kreeg A.W. Keim een patent op

3 Advertentie in een R.K. Bouwblad uit 1936. Keimverf, een voorbeeld van een product dat al meer dan 100 jaar wordt gebruikt. Het grote voordeel is het dampopen karakter.

zijn ‘Keimverf’, waarbij als bindmiddel fixeerwaterglas wordt gebruikt. Deze verf wordt in het begin van deze eeuw in Nederland veel toegepast en anno 1999 neemt het gebruikt daarvan weer toe (afb. 3).

De werking van silicaten berust op de vorming van een silicagel die de poriën verstopt.^1.

Dat silicaten gunstige effecten kunnen hebben op bouwmaterialen kan worden geconcludeerd uit de lange gebruiksgeschiedenis, het veelvuldige gebruik en de brede toepassingsmogelijkheden. Dat daarnaast ook een aantal negatieve effecten optreedt blijkt onder andere uit de schade die in het verleden is ontstaan door het gebruik en uit het feit dat men op zoek is gegaan naar betere middelen.

Een belangrijk bezwaar is de vorming van bouwschadelijke zouten. Ook is wijze waarop het neerslaan van het kiezelzuur plaatsvindt, namelijk vanaf de buitenkant naar de binnenkant, een probleem; hierdoor blijft de reactie onvolledig. Daarnaast is de penetratie door de vloeistof meestal onvoldoende en is het silicagel niet stabiel: het kan zijn kristalwater verliezen waardoor het krimpt en secundaire poriën ontstaan.

In 1861 experimenteerde Crookes met de toepassing van fluorsilicaten. Kessler bereidde in 1883 magnesiumfluaat, loodfluaat en zinkfluaat en paste ze toe zoals ze bijna 100 jaar zijn toegepast: als impregneermiddel van bouwmaterialen. In het handboek van G.A. Scholten uit 1902 worden ‘Kesslers fluaten’ genoemd als middel om zachte natuursteen, cementsteen en baksteen bestand te maken tegen de inwerking van weer en van vorst. ‘Het zijn vloeispaatzure zouten en worden geleverd in kristallen die voor gebruik moeten worden opgelost in warm water. In opgeloste toestand worden zij door de steen opgezogen, door enkele zijner bestanddelen ontleedt en gaan zij hier mede in water onoplosbare of moeilijk oplosbare verbindingen aan’.^2. Alhoewel fluaten zijn gebruikt als waterwerend middel, zijn het eigenlijk

1. Waterglas is de naam voor de stroperige vloeistof die ontstaat wanneer de chemische verbindingen: kaliumsilicaat (K₂SiO₃) of natriumsilicaat (Na₂SiO₃) worden opgelost in water (colloïdale dispersie). Zij reageren met het koolzuur uit de lucht en vormen daarbij kalium- of natriumcarbonaat en een doorzichtige zachte silicagel (SiO₂·n·H₂O). Wanneer gebluste kalk (Ca(OH)2) aanwezig is vormt kiezelzuur (SiO2) hiermee een calciumsilicaat (CaSiO₃) dat een hardende werking heeft (lit. 7, 8, 11)

2. Fluaten zijn zouten van fluorkiezelzuur (H₂SiF₆). De zouten magnesiumfluorsilicaat (MgSiF₆), zinkfluorsilicaat (ZnSiF₆) en aluminiumfluorsilicaat (Al₂(SiF₆)₃) zijn als oplossing verkrijgbaar. Wanneer kalksteen in contact komt met bijvoorbeeld magnesiumfluaat treedt een reactie op waarbij calciumfluoride (CaF₂), magnesiumfluoride, kiezelzuur en koolzuur wordt gevormd. Fluorsilikaten kunnen in een waterige oplossing echter hydrolyseren waarbij fluorkiezelzuur ontstaat. Dit kan aanleiding geven tot de vorming van onoplosbare carbonaten en indirect tot verkleuringen (lit. 7, 10).

[p. 172]

steenversterkende middelen. Zo kan kalksteen behandeld met een van de genoemde fluaten een opmerkelijk weerstand tegen vorst vertonen. In de 20ste eeuw zijn er volgens diverse schrijvers redelijk resultaten mee geboekt. Echter, de nadelen zoals: zoutuitbloei, verkleuringen en vorming van harde korsten waaronder de verwering doorgaat, en de komst van betere middelen hebben er toe bijgedragen dat deze producten tegenwoordig niet meer worden gebruikt.

In de 20ste eeuw wordt vanaf de twintiger jaren kiezelzuurester gebruikt, een organische silicaat, ook wel siliconester genoemd. In de eerste plaats is dit een steenverstevigend middel en in de tweede plaats een waterwerend middel. Middelen gebaseerd op kiezelzuuresters kunnen worden beschouwd als een mengvorm van de vroegere anorganische impregneermiddelen zoals silicaten en de later ontwikkelde organische impregneermiddelen zoals siliconen (lit. 6). Het meest algemeen gebruikt is ethylsilicaat, bij contact met water ontleedt het in silicagel en alcohol.^3. De gevormde silicagel slaat neer als een amorfe massa met weinig of geen bindingskracht. Deze silicagel is vergelijkbaar met de gel die ontstaat wanneer waterglas wordt gebruikt, maar een belangrijke verbetering is dat bij dit proces geen bouwschadelijke zouten worden gevormd. Gebruikt als oppervlakteconserveringsmiddelen hebben kiezelzuuresters, net als silicaten weinig invloed op de verweringssnelheid. Wanneer steenfragmenten worden ondergedompeld worden wel betere resultaten behaald (lit. 7). In het begin van de zestiger jaren worden gemodificeerde kiezelzuuresters op de markt gebracht. Deze polymeriseren pas na toevoeging van een katalysator. In de eerste plaats ontstaat daardoor een betere en continue laag silicagel en in de tweede plaats kan de vloeistof door haar lagere viscositeit dieper penetreren. Het gebruik van gemodificeerde kiezelzuuresters in plaats van waterglas betekent een eerste stap in de goede richting.

3. Ethylsilicaat ((C₂H₅)₄SiO₄) reageert met water tot een silicagel (SiO₂·n·H₂O) en ethylalcohol (C₂H₅OH).

Dampopen of dampdicht?

Van oudsher gebruikte middelen om de gevel te behandelen hebben voornamelijk een esthetische of waterwerende functie. De nieuwe middelen die worden gebruikt vanaf het midden van de 19de eeuw tot het midden van de 20ste eeuw hebben naast een waterwerende vaak ook een steenverstevigende functie.

Tot het midden van de 20ste eeuw streven veel architecten ernaar water en waterdamp geheel te weren. Veel middelen die worden gebruikt hebben dan ook een afsluitend karakter: ze hebben tot taak vocht buiten te sluiten. Een van de middelen waarmee men probeerde een geheel waterdichte laag aan te brengen was olieverf. Het linoxynehuidje dat ontstaat is echter niet zo goed bestand tegen zonlicht en vocht (lit. 8). Na relatief korte tijd ontstaat een fijn netwerk van haarscheurtjes. Professor Wattjes waarschuwt in zijn praktijkboek uit 1941 (lit. 9) voor het gevaar van onvoldoende onderhoud; door de ‘ondichtheden’ kan water achter de verflaag komen waardoor het risico ontstaat dat het vochtgehalte toeneemt en bijgevolg vorstschade optreedt. Met de huidig kennis kan worden geconcludeerd dat de wijze waarop olieverf degradeert misschien juist bijdraagt aan de goede werking van het middel; al vrij snel na het aanbrengen ontstaat in plaats van een dampdichte, een dampopen laag.

In de jaren dertig is er echter toch al een aantal onderzoekers die inziet dat het streven er niet zo zeer op gericht moet zijn vocht geheel te weren, maar de hoeveelheid vocht te reguleren. Zo concludeert Flügge in 1931 dat dampdichte isolatielagen het ademen der muren tegengaat en wijst Anderegg in 1932 op de noodzakelijke porositeit van muurverf (lit. 12). Volgens deze schrijvers moeten buitenmuren van gebouwen zijn voorzien van ‘een huidlaag die water in vloeibare vorm tegenhoudt, maar waterdamp laat passeren. Hiertoe zouden zich in de poriën der muur deeltjes van een waterafwijzende stof moeten bevinden, ofwel de muur zou bedekt moeten zijn met een niet te fijnkorrelige laag van een waterafstotend product’.

Van poriënvullend en dampdicht naar hydrofoob en dampopen

Een belangrijke ontwikkeling die plaatsvindt eind jaren vijftig, begin zestig, is de opkomst van waterwerende middelen op basis van siliconen. Dit betekent namelijk een omslag in het gebruik van waterdampdichte naar dampopen middelen. De basis van de ontwikkeling van siliconen wordt gelegd in 1899 door Kipping, maar pas zo rond 1935 worden ze echt ontdekt. De eerste decennia worden ze nog niet toegepast voor het impregneren van bouwmaterialen (lit. 13).

De belangrijkste gunstige eigenschap, het dampopen karakter, komt voort uit wijze waarop het middel werkzaam is. De impregneermiddelen op basis van oplosmiddelen bevatten 2 tot 5% siliconenhars. Na verdamping van het oplosmiddel slaat een zeer dunne laag hars neer op de wanden van de capillairen, welke hierdoor niet worden geblokkeerd. Wel ontstaat een waterwerend effect doordat de contacthoek tussen water en siliconenhars groter is dan 90^o; de capillairen worden hydrofoob (afb. 4). De mate van waterwering is afhankelijk van de poriegrootte.

[p. 173]

Een bijkomende gunstige eigenschap zou zijn dat, in tegenstelling tot het resultaat bij behandelingen met veel traditionele middelen, het uiterlijk van het metselwerk nauwelijks wordt beïnvloed door een behandeling met siliconen.

In het boek: ‘Silicones’ uit 1960 (lit. 13) wordt voor het gebruik van siliconen al een aantal kritische punten genoemd: het te behandelen oppervlak moet vrij zijn van scheuren, het voegwerk moet in goede staat zijn en er is het gevaar voor schade door de lagere droogsnelheid van behandelde gevels. Dit gevaar bestaat hierin dat een behandeld oppervlak weliswaar waterdamp kan doorlaten, maar dat de snelheid waarmee de gevel kan drogen veel lager is. Het in de gevel aanwezige vocht blijft achter de behandelde laag. Dit leidt tot het risico dat schollen gevelmateriaal loskomen, met name wanneer in de gevel zouten aanwezig zijn.

Het gebruik van siliconen als impregneermiddel voor bouwmaterialen heeft een snelle opmars gemaakt: wordt in praktijkboeken van voor 1960 nog geen melding gemaakt van middelen op basis van siliconen. In 1966 wordt door E. Tammes en B.H. Vos geschreven dat voor het verminderen van doorslaand vocht middelen met een ademende werking de voorkeur hebben en dat siliconenprodukten de belangrijkste zijn (lit. 14). Het feit dat men in de zestiger jaren het belang inziet van het gebruik van ademende middelen, zoals middelen gebaseerd op siliconen, heeft wellicht te maken met de sterke ontwikkeling van de bouwfysica in diezelfde periode.

Bouwfysica en meten

Pas vanaf het begin van de zestiger jaren is bouwfysica - de wetenschap die het bouwen in verband brengt met de natuurkundige verschijnselen die daarbij optreden - als zelfstandige wetenschap tot ontplooiing gekomen. Door de samenstelling, opbouw en structuur van bouwmaterialen, op zowel macroals

4 Het waterwerende effect wordt in belangrijke mate bepaald door de grootte van de contacthoek tussen water en geïmpregneerd materiaal (lit. 19).

microniveau te onderzoeken en te beschrijven probeert men onder meer inzicht te krijgen in de processen die een rol spellen bij vochttransport. Bouwfysica wordt vanaf dat moment dan ook in toenemende mate gebruikt om bouwtechnische problemen op te lossen. Onder druk van de steeds hogere eisen die in de nieuwbouw worden gesteld aan binnenklimaat, energieverbruik en duurzaamheid moeten steeds uitvoeriger bouwfysische berekeningen worden gemaakt. Bouwfysische rekenmodellen vragen om invoer van randvoorwaarden. Deze moeten voor een deel worden vastgesteld op basis van metingen in de praktijk. De ontwikkeling van meetapparatuur waarmee vocht- en temperatuurverloop continue en/of in situ kan worden gemeten krijgt vanaf dat moment meer aandacht.

De klassieke methode om het vochtgehalte van een materiaal te bepalen is de gravimetrische methode. Het vochtprofiel kan worden bepaald door op verschillende plaatsen, over de gehele diepte, monsters te nemen. De monsters worden in plakjes gezaagd en per plakje wordt, door middel van wegen voor en na drogen, het vochtgehalte bepaald. Aan deze eenvoudige en praktische methode kleven verschillende nadelen: het is destructief, zeer tijdsintensief en de ruimtelijke resolutie is betrekkelijk laag (lit. 15). Een andere methode die in de praktijk veel is en nog wordt gebruikt is de carbide-methode. Een afgewogen hoeveelheid monstermateriaal laat men reageren met calciumcarbide in een afgesloten fles met manometer. Het vochtgehalte van het monster kan vervolgens worden afgeleid uit de drukopbouw in de fles. Eind vijftiger jaren wordt door B.H. Vos een zogenaamde λ-sonde voor het eerst toegepast om daarmee het vochtgehalte in metselwerk continu en ‘niet’-destructief te bepalen. Met een aantal sondes meet men op verschillende hoogten de warmtegeleidingcoëfficiënt van het materiaal als functie van de doorsnede. Er bestaat een verband tussen de warmtegeleidingcoëfficiënt en het vochtgehalte. Via een

[p. 174]

5a en b Resultaten van NMR metingen (lit. 16): vochttransport door de bakstenen via de mortel vindt bij mortel x (a) wel en bij mortel y (b) niet plaats (zie ook afb. 6).

ijking bepaalt men de vochtverdeling in de muur. Hoewel er goede resultaten mee zijn bereikt, kent het gebruik in de praktijk toch te veel bezwaren, waardoor de methode niet op grote schaal wordt toegepast.

In de tachtiger jaren is geëxperimenteerd met tracermethoden. Hiermee tracht men vochtbewegingen in kaart te brengen door tracerelementen als Lithium en Rubidium in het bouwmateriaal te injecteren. Om de beweging te kunnen volgen moeten periodiek monsters worden genomen en geanalyseerd.

Een interessante ontwikkeling in de negentiger jaren is het gebruik van kernspin-resonantietechnieken (NMR), waarbij gebruik wordt gemaakt van het magnetisch dipoolmoment van atomen (lit. 15). De methode biedt de mogelijkheid om nauwkeurig kwantitatief een vochtprofiel te meten zonder dat het monster verloren gaat. Toepassing van de techniek beperkt zich op dit moment nog tot laboratoriumsituaties. Door verschillende technieken te combineren, zoals bijvoorbeeld NMR, petrografie (polarisatie- en fluorescentiemicroscopie) en raster elektronenmicroscopie met ‘element herkenning’, zijn onderzoekers steeds beter in staat optredende processen te verklaren. Men probeert met behulp van deze ondezoekstechnieken bijvoorbeeld het vochttransport rondom de overgang baksteenmortel in beeld te krijgen (afb. 5 en 6, zie ook pag. 200) (lit. 16). De resultaten kunnen bijvoorbeeld zinvol zijn bij het vaststellen van de kritische parameters welke het gedrag en duurzaamheid van voegmortels bepalen.

De ontwikkeling van hydrofobeermiddelen in vogelvlucht

Ondanks dat goede resultaten worden verkregen met siliconenharsen, krijgen deze middelen op een bepaald ogenblik (midden zeventiger jaren) de



slechte reputatie van ‘stofaantrekkers’ (lit. 17). De industrie brengt vanaf dat moment ‘siliconenvrije’ hydrofoberingsmiddelen op de markt. In eerste instantie gaat het dan veelal om oplossingen van aluminiumstearaat, middelen die 70 jaar geleden ook al werden gebruikt. Toch blijven middelen op basis van siliconen een belangrijke rol spelen.

Vanaf de zeventiger jaren komt de discussie over het gebruik van impregneermiddelen internationaal gezien echt op gang. In heel Europa worden middelen in verschillende laboratoria geanalyseerd en in proefopstellingen, en op beperkte schaal in de praktijk, getest op effectiviteit, schadelijke bijwerkingen en duurzaamheid. Geleidelijk krijgt men meer grip op de materie, mede dankzij geavanceerde onderzoekstechnieken die ter beschikking komen. De werking van bepaalde chemische verbindingen wordt steeds beter begrepen en de effectiviteit van zo'n verbinding wordt gekoppeld aan de specifieke eigenschappen van verschillende bouwmaterialen. Producten worden in toenemende mate zo samengesteld dat ze één bepaalde functie optimaal kunnen vervullen: het weren van doorslaand vocht of het tegengaan van optrekkend vocht of het verstevigen van het materiaal.

Producten die enkel tot doel hebben doorslaand vocht tegen te gaan worden hydrofobeermiddelen genoemd: oppervlakte-impregneermiddelen die het indringen van vloeibaar water door capillaire absorptie tegengaan en daarbij het transport van waterdamp en de porieruimte nauwelijks beïnvloeden.

In 1981 worden door E. de Witte (lit. 18) vier groepen middelen genoemd die theoretisch kunnen voldoen aan de eisen van een goed hydrofobeermiddel: zouten van stearinezuur (stearaten), siliconaten, siliconen en titanaten (metaalzout). In 1993 (lit. 17) noemt hij als belangrijkste hydrofobeermiddelen: siloxanen, oligomere siloxanen, silanen, aluminiumstearaat (metaalzouten) en acrylaten: als waterige dispersie of opgelost in organische oplossingen.

[p. 175]

Ondanks dat de hoeveelheid producten, door alle merk- en productnamen, oneindig groot lijkt te zijn, is het aantal chemisch verschillende producten beperkt. Veel nieuwe producten zijn nauw verwant of zelfs gelijk aan de oude, ze lijken nieuwer dan ze feitelijk zijn. Zo is tetraethoxy silaan een andere naam voor tetraethyl silicaat.

De eerste middelen op basis van siliconen bestaan uit in koolwaterstoffen opgelost siliconenhars. Daarnaast bestaan siliconaten: bepaalde in water of alcohol opgeloste siliconen die door reactie met kooldioxide uit de lucht een netwerk vormen van siliconenhars.

De latere en huidige middelen, zijn als monomeer (silaan), oligomeer of polymeer (polysiloxaan) opgelost of geëmulgeerd in een oplosmiddel of water en vormen - door een polymerisatiereacties waarbij water wordt gevormd of afgestaan - een polysiloxaan. Polysiloxaan is vergelijkbaar met siliconenhars, maar heeft een veel lager molekuulgewicht.

Het lijkt erop dat men in de negentiger jaren niet zozeer op zoek is naar nieuwe werkzame verbindingen, maar meer probeert de resultaten te optimaliseren die met een bepaalde, bekende chemische verbinding behaald kunnen worden. Het gedrag van de bepaalde verbinding en het uiteindelijke resultaat van een product kan sterk worden verbeterd door: subtiele verschillen in samenstelling en / of molekuulstructuur, de wijze waarop het product in of op de gevel wordt gebracht, het type oplosmiddel, de wijze van polymeriseren etc.

Door strengere milieuwetgeving worden in de negentiger jaren aanvullende eisen gesteld aan de impregneermiddelen en ontstaan nieuwe trends. Zo wordt het gedrag onderzocht van watergedragen of oplosmiddelvrije hydrofoberingsmiddelen zoals acryldispersies, waterverdunbare silanen of micro-emulsies van siloxanen (lit. 17). De nieuwste ontwikkeling betreft hydrofobeermiddelen in creme vorm, bijvoorbeeld silaan geëmulgeerd in water. Door onder andere een langere contacttijd, ontstaat een effectievere behandeling. Nadelen zoals een te snelle verdamping van het oplosmiddel en stank worden voorkomen.

Discussie en conclusies

In hoeverre de inspanningen van de afgelopen 150 jaar er daadwerkelijk toe hebben geleid dat objecten, of delen daarvan langer of kwalitatief beter in stand worden gehouden, is moeilijk aan te tonen. Zelden wordt de effectiviteit van een bepaalde ingreep op langere termijn onderzocht. Ook lijkt het haast onmogelijk te kwantificeren wat er met een object zou zijn gebeurt, indien de op een gegeven moment noodzakelijk lijkende maatregel niet was uitgevoerd. En heeft het object dat, in het uiterste geval oneindig lang, in stand wordt gehouden ook gedurende die gehele tijd nog die cultuurhistorische kwaliteiten die de reden waren om het te behouden?

De hiervoor geschetste ontwikkeling leidt tot enkele, hierna te noemen, constateringen. Op basis daarvan kan geconcludeerd worden dat de mogelijkheden voor instandhouding zijn vergroot dankzij natuurwetenschappelijk onderzoek.

-	De behoefte van de mens om middelen te produceren waarmee bouwmaterialen kunnen worden beschermd tegen verval is eeuwenoud. Een aantal middelen dat in het verleden werd ontwikkeld is nog steeds goed bruikbaar. Voorbeelden hiervan zijn: olie- en Keimverven, was en aluminiumstearaten. Andere middelen, zoals bijvoorbeeld waterglas, blijken toch ongeschikt en leiden tot schade. Uit de geschetste ontwikkeling blijkt dat met behulp van natuurwetenschappelijk onderzoek de werking van bestaande middelen wordt verbeterd en nieuwe middelen, met een specifieke functie, worden ontwikkeld.
-	Een deel van de schade die ontstaat door het toepassen van nieuwe middelen, ontwikkeld op basis van onderzoek, kan worden voorkomen. De technische kennis van mensen die in de restauratiepraktijk middelen toepassen of adviseren ze toe te passen loopt achter bij de in de literatuur beschikbare kennis. Wellicht komt dit doordat vroeger praktijkboeken niet up to date waren en nu doordat mensen niet in de gelegenheid zijn beschikbare kennis op te nemen.
-	De ontwikkeling van natuurwetenschappelijk onderzoek heeft er toe geleid dat wetenschappers en technici tegenwoordig zeer goed in staat zijn producten te ontwikkelen die een bepaalde afgebakende functie goed kunnen vervullen. Het product voldoet aan bepaalde randvoorwaarden, wanneer deze echter niet goed gekozen zijn voldoet het product niet aan de verwachtingen.
-	Door de ontwikkeling van bouwfysica als wetenschap is een meer wetenschappelijke benadering van bouwtechnische problemen in zwang gekomen. Dit heeft er toe geleid dat men problemen beter analyseert, daardoor beter begrijpt en gerichter kan oplossen. Deze ontwikkeling is echter relatief jong.

Sceptici zouden kunnen concluderen dat er de afgelopen 150 jaar in wezen niets is veranderd: de middelen en technieken zijn beter geworden maar het vinden van een goede oplossingen blijft ‘trial and error’.

[p. 176]

Er bestaat echter een essentieel verschil tussen de situatie van vroeger en nu, waardoor de kans op fouten kleiner is geworden. Moest men zich vroeger voornamelijk baseren op eigen praktijkervaringen, nu kan men zich ook baseren op praktijkervaringen van anderen en op ervaringen met laboratoriumproeven. Door het huidige informatietijdperk wordt het mogelijk meer informatie te koppelen en kunnen verhelderende dwarsverbanden makkelijker worden gelegd.

Of een bepaald object met zijn cultuurhistorische waarden in stand wordt gehouden dankzij natuurwetenschappelijk onderzoek, wordt uiteindelijk bepaald door diegenen die betrokken zijn bij de instandhouding van dat object. Direct bepalend is de manier waarop betrokkenen in relatie tot een bepaald probleem, omgaan met de middelen en technieken die worden aangedragen door wetenschappers of producenten. Zij dienen telkens kritisch te beoordelen wat de primaire functie is van het toe te passen middel, hoe lang het die functie zal vervullen en wat er gebeurt wanneer het die functie niet meer vervult. Men dient zich tevens te realiseren wat met het middel niet bereikt zal worden.

Ook indirect is de aanpak van betrokkenen bepalend door de informatie die zij doorgeven aan diegenen die verantwoordelijk zijn voor de ontwikkeling of het op de markt brengen van middelen en technieken. Terugkoppeling van het resultaat op de langere termijn is essentieel en voorwaarde voor vooruitgang van de instandhoudingtechnologie.

Literatuur

1.	Scholten G.A., De practische metselaar; handboek voor metselaars, onderbazen, opzichters en aanstaande architecten, de gebroeders van Cleef, 's Gravenhagen 1902.
2.	Zantkuyl H.J., Bouwen in Amsterdam, afl. 11 oude verven voor de huisschilder, red. C.G.T. Smeenk, Poortpers B.V. Amsterdam, 1975.
3.	Schwatlo C., De practische metselaar, handboek voor architecten, Metselaars, opzichters en leerlingen, D. Noothoven van Goor, Leiden 1874.
4.	Kloes J.A. van der, Onze bouwmaterialen, L.J. Veen Amsterdam, 1923-1926.
5.	Riederer J., The conservation of German stone monuments, The treatment of stone, Proceedings of the Meeting of the Joint Committee for the Conservation of Stone, Bologna October 1-3, 1971.
6.	Torraca G., Treatment of stone in monuments, The conservation of stone I, proceedings of the International Symposium Bologna, June 19-21 1975.
7.	Stamolov T. en J.R.J. van Asperen de Boer, Conservering van poreuze materialen in monumenten, Bedrijfschap STS, Den Haag 1978.
8.	Scharroo P.W.S., Scheikunde der bouwmaterialen, L.J. Veen, Amsterdam 1946.
9.	Wattjes J.G., Constructie van gebouwen muren en aangebouwde schoorstenen, Kosmos, Amsterdam 1941.
10.	Sirag M. en K. Wiedijk, Polytechnische Bibliotheek; Bouwmaterialen N57, Amsterdam 1952.
11.	Schuit P.K. van der, Moderne restauratie- en conserveringstechnieken les 11, Materialen en technieken in oude bouwwerk, RDMZ, Zeist 1983.
12.	Koens G. en J. Göbel, Het weren van vocht uit gebouwen, literatuurstudie TNO, 's-Gravenhage 1947.
13.	Silocones, edited by S. Fordham, George Newnes limited, London 1960.
14.	Tammes E. en B.H. Vos, Vocht in bouwconstructies, Bouwcentrum, Rotterdam 1966.
15.	Pel L., Moisture transport in porous building materials, proefschrift 1994.
16.	Brocken H.J.P., Moisture transport in brick masonry: the gray area between bricks, proefschrift 1998.
17.	Witte E. de, Hydrofoberen van natuursteen en Baksteen, TU themadag: ‘Restauratietechnieken en -methoden’, Delft 26 mei 1993.
18.	Witte E de, The identification of commercial waterrepellents, The conservation of stone II, proceedings of the International Symposium Bologna, October 27-30 1981.
19.	Schuit P.K. van der, Maatregelen tegen optrekkend vocht, PT/Bouwtechniek 39, nr. 4, 1984.