Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen · Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen 7S620 Analyse...

Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen 7S620 Analyse schadegevallen 22 mei 2007

Doris de Bruijn (0521030) en Sean Vos ( 0546682) 1

Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen

ANALYSE VAN 3 SCHADEGEVALLEN

Vakcode 7S620

Doris de Bruijn 0521030 Sean Vos 0546682

22 mei 2007



Inleiding In het kader van het vak duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen (materiaalkunde 3) hebben wij gezocht naar schadegevallen in de gebouwde omgeving. Deze hebben we gevonden in Maastricht, Utrecht en Amsterdam. De waargenomen schadegevallen worden in dit rapport beschreven en geanalyseerd. Ook worden oplossingen voor de gevonden problemen voorgesteld. Het gaat om drie zeer verschillende schadegevallen. De problemen worden deels veroorzaakt door (regen) water, maar hebben in elk geval andere gevolgen. Ook de materialen die door het water aangetast worden zijn in elk geval verschillend.



Inhoudsopgave

blz.

Schadegeval 1: Zoutuitbloei bij een woonhuis te Maastricht 3 Schadegeval 2: Gevelvervuiling bij een woongebouw te Utrecht 6 Schadegeval 3: Gevelvervuiling en oxidatie bij NeMo Amsterdam 9 Nawoord 12



Schadegeval 1: Zoutuitbloei bij een woonhuis te Maastricht Situatie en waarneming: Dit schadegeval is een vorm van schade op materiaalniveau. Bij een in september 2006 opgeleverde aanbouw aan een woonhuis in Maastricht is na een aantal maanden een witte uitslag op het metselwerk aangetroffen. Met name bij een gemetselde bloembak aan de zijgevel van de aanbouw is deze uitslag goed te zien. De betreffende gevel en bloembak grenzen aan een tuin en lopen door tot op het maaiveld, waarbij de tuingrond plaatselijk hoger tegen de gevel aan ligt. De bloembak is voorzien van tuinaarde en de wand van deze bloembak heeft de dikte van één baksteen. Voor de rest van de gevel betreft het een spouwmuurconstructie met baksteen(!) binnenblad, spouwisolatie van minerale wol en een baksteen buitenblad. De gehele gevel is zuidelijk georiënteerd. Of deze uitslag blijvend is, zal in de toekomst moeten blijken. Het vermoeden bestaat dat deze uitslag zoutuitbloei betreft, aangezien deze schades veel voorkomen bij metselwerk aan pas opgeleverde projecten. Opvallend is het feit dat de witte aanslag op drie nagenoeg horizontale banen langs het metselwerk intenser is dan op de rest van het gemetselde vlak. De witte uitslag kwam op aan het begin van een relatief droge periode en werd snel heviger. Herhaaldelijk besproeien van de gevel heeft geresulteerd in een vermindering, maar de uitslag is daardoor niet geheel verdwenen. Oorzaken van zoutuitbloei: Het uitbloeien van zouten op metselwerk wordt veroorzaakt doordat in water opgeloste zouten op de steen uitkristalliseren na verdamping van het water. Hiervoor zijn dus vocht- en zoutbronnen nodig. Er zijn verschillende oorzaken aan te wijzen voor de aanwezigheid van vocht en zouten in metselwerk, waardoor het moeilijk kan zijn om de precieze oorzaak aan te wijzen. Soms zijn bepaalde zouten zoals sulfaten al in de baksteen aanwezig voordat deze verwerkt wordt. Daarnaast zijn er een aantal externe factoren aan te wijzen waardoor zouten in de steen opgenomen kunnen worden en kunnen uitkristalliseren. Voorbeelden hiervan zijn zouten die door optrekkend vocht uit de grond meegenomen worden, dooizouten, zeezout en zouten in de metselmortel. Ook voor vocht in metselwerken zijn verschillende oorzaken aanwijsbaar zoals optrekkend vocht uit de grond, regenwater, hoge luchtvochtigheid, bouwvocht en lekkende pijpen, daken en goten. Als we alle oorzaken voor vocht en zouten in metselwerk beschouwen, kunnen een aantal oorzaken worden uitgesloten in het beschreven schadegeval. Een aantal oorzaken zijn, gezien de situatie, juist extra aannemelijk. Aan de zoutzijde kunnen we de aanwezigheid van zeezout uitsluiten, de woning is immers relatief ver van de zee gelegen. De aanwezigheid van dooizouten is om twee redenen ook niet aannemelijk. De winter van 2006/2007 was uitzonderlijk zacht waardoor er weinig gestrooid is en bovendien is de aanbouw aan een voetpad gelegen, waar doorgaans niet gestrooid wordt. Ook de aanwezigheid van zouten in de baksteen voor de verwerking is niet aannemelijk, aangezien er in grote delen van de aanbouw geen zoutuitbloei is ontstaan en er overal dezelfde steen is gebruikt. Aannemelijke oorzaken voor de aanwezigheid van zouten zijn zouten in de grond en zouten in de metselmortel. De gevel met uitbloei is immers aan een tuin met aarde gelegen en de zoutuitbloei is alleen aan de zuidzijde te zien, wat kan duiden op te snelle droging van de metselmortel. Wat betreft de oorzaak van het vocht in het metselwerk kunnen we een uitzonderlijk hoge luchtvochtigheid als onwaarschijnlijk bestempelen. De afgelopen winter was ondanks enkele

Afb. 1. Situatie van de aanbouw. De schade is rechtsachter duidelijk te zien.



extreem regenachtige dagen niet extreem vochtig. Van lekkende daken, goten en pijpen is zeer waarschijnlijk ook geen sprake, aangezien er in het gebouw geen opvallende lekkages of vochtconcentraties zijn aangetroffen. Wel moet er opgemerkt worden dat de bovenrand van de bloembak niet is afgedekt en regenwater dus gemakkelijk in de baksteen kan trekken. Aannemelijke oorzaken voor vocht in het metselwerk zijn de aanwezigheid van bouwvocht, optrekkend vocht uit de grond en regenwater. De gevel met uitbloei grenst namelijk aan het maaiveld waar plaatselijk de grond is opgehoogd en de bovenrand van de bloembak is niet beschermd tegen intrekkend regenwater. Aangezien de aanbouw korter dan twee jaar geleden is opgeleverd, kan de aanwezigheid van bouwvocht ook een rol spelen in de zoutuitbloei. Als we de verdeling van de zoutuitbloei beschouwen, valt op dat met name de gevel onder de bloembak last heeft van uitbloei en dat de uitbloei het sterkst is op drie nagenoeg horizontale banden langs de gevel onder de bloembak. Hieruit kan wellicht geconcludeerd worden dat een combinatie van twee mechanismen de zoutuitbloei veroorzaakt hebben. Het eerste mechanisme is optrekkend vocht uit de naastgelegen tuingrond. Het metselwerk loopt door tot aan het maaiveld en plaatselijk is de grond langs de gevel opgehoogd. Hierdoor kunnen vocht en zouten via de capilairen van het metselwerk de gevel binnendringen en wordt het vocht tot een bepaalde hoogte opgezogen. Dit mechanisme heeft de onderste band met uitbloei veroorzaakt. Deze band is ontstaan doordat het vocht in de capilairen maar tot een bepaalde hoogte in het metselwerk optrekt en daarna verdampt, waardoor zouten in het vocht langs het verdampingsfront uitkristalliseren. Op de plaatsen waar de tuingrond is opgehoogd komt meer zoutuitbloei voor dan op plaatsen waar de tuingrond lager is gelegen. Dit gegeven ondersteund het vermoeden dat de onderste band met uitbloei is ontstaan door optrekkend vocht uit de grond. Het tweede mechanisme is het opzuigen van regenwater langs de bovenrand van de bloembak. Doordat deze rand niet beschermd is tegen intrekkend vocht, wordt regenwater in het metselwerk opgezogen. De zwaartekracht versterkt dit effect. De bovenste horizontale band wordt waarschijnlijk veroorzaakt door rechtstreeks invallend regenwater en de middelste horizontale band wordt waarschijnlijk gevormd door een combinatie van vocht uit de aarde in de bloembak en regenwater dat door deze aarde wordt opgenomen. De zouten die uitkristalliseren langs deze twee banden zijn waarschijnlijk afkomstig van de tuinaarde in de bloembak, eventueel gecombineerd met de aanwezigheid van zouten in de metselmortel. Hoe te herstellen? Het is zeer waarschijnlijk dat de beschreven schade vanzelf herstelt wanneer de gevel door regen of besproeiing ruimschoots in aanraking komt met water. De uitgekristalliseerde zouten lossen dan op in het water en spoelen daardoor van de gevel. Dit proces kan enkele maanden tot jaren in beslag nemen, afhankelijk van de hoeveelheid water op de gevel en de samenstelling en oplosbaarheid van het gekristalliseerde zout. Eerdere besproeiing heeft al een positief effect

Afb. 2. Zoutuitbloei ter plaatse van de bloembak. De twee bovenste horizontale banden zijn goed te zien.

Afb. 3. De uitbloei van dichtbij.



gehad op de hoeveelheid uitgekristalliseerd zout. Mocht het probleem niet vanzelf opgelost worden, dan kan een aanvullende behandeling tegen zoutuitbloei uitkomst bieden. Hydrofoberen van (een deel van de) gevel is in dit geval niet verstandig, omdat de zouten die op dit moment in het metselwerk aanwezig zijn dan nog moeilijker uittreden en dus in het metselwerk blijven, met het risico tot latere uitbloei tot gevolg. Hoe te voorkomen? Om het probleem bij de bouw al te voorkomen hadden tijdens de bouw twee maatregelen genomen moeten worden. Allereerst had de absorptie van vocht en zouten uit de tuinaarde voorkomen moeten worden. Dit had gekund door de opgehoogde tuinaarde niet rechtstreeks tegen de gevel aan te laten sluiten. Op die manier wordt absorptie van vocht en zouten uit de tuinaarde in de gevel voorkomen en was de uitbloei waarschijnlijk minder ernstig geweest. Toepassing van een baksteen met minder capillairen (hogere baktemperatuur) had de vochtopname door capillaire zuiging kunnen verminderen, waardoor er minder opgeloste zouten in de gevel aanwezig zouden zijn geweest. Een tweede maatregel is de beperking van de vochtabsorptie aan de bovenzijde van de bloembak. Afdekking van de bakstenen aan de bovenzijde van het muurtje met een metalen kap, dakpannen of een minder poreuze steen voorkomt opzuiging van regenwater dat op de bovenkant van het muurtje valt. Daarnaast is het verstandig om de bloembak te voorzien van een folie, zodat contact tussen vochtige tuinaarde en het metselwerk niet meer mogelijk is en zouten niet meer in het metselwerk kunnen trekken. Deze maatregel kan achteraf ook nog worden genomen. Geraadpleegde literatuur: - Prof. Ir. N.A. Hendriks, Materiaalkunde 3, Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen in

hun toepassing, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven, 1998



Schadegeval 2: Gevelvervuiling bij een woongebouw te Utrecht Situatie en waarneming: De studentenflat aan de Cambridgelaan op de Uithof in Utrecht is ontworpen door Rudy Uytenhaak en in 1999 opgeleverd. Het gebouw vormt een poort tussen de universiteitscampus (de Uithof) en het landelijke gebied erachter. Het complex bestaat uit twee delen: “de stad” (de hoogbouw) en “het dorp” (laagbouwgedeelte). De hoogbouw is een “poort-vormig” gebouw dat bestaat uit twee rechthoekige hoge woonblokken met daartussen een viertal bruggen. In dit schadegeval kijken we naar de hoogbouw waarbij aan de binnenzijde van de poort een duidelijke verkleuring op de gevel te zien is. De hoge woonblokken zijn noord-zuid georiënteerd (over de lengteas) en dat betekent dat de binnen-gevels een respectievelijk oost- en west oriëntatie hebben. De gevels van de hoogbouw zijn bekleed met verschillende materialen, waarmee een duidelijke scheiding ontstaat tussen buitenkant; grote betondelen, donkere kleur en binnenkant; kleine Colorstone® platen, lichte kleur. Voor de bespreking van dit schadegeval beperken we ons tot de verkleuring op de twee gevels die bekleed zijn met Colorstone® platen en die tezamen de binnenzijde van de poort vormen. De gevelplaten zijn schubvormig aan de gevel bevestigd, waardoor waterkering wordt gewaarborgd. De vervuiling op de gevel is waar te nemen door de verkleuring van de gevelplaten. De gevel is niet gelijkmatig verkleurd, maar er zijn zones te zien waar de verkleuring erger is (donkerder) dan op andere plaatsen. Dit is bijvoorbeeld het geval in de verticale zones waar de ramen zitten. Deze verticale stroken zijn donkerder dan de rest van de gevel. Bovenin, onder de galerijen, zijn ook zeer donkere plekken te zien. Als je een gevelplaat zelf bekijkt dan zie je dat deze naar beneden toe donkerder is verkleurd dan naar de bovenzijde. Oorzaken: Colorstone® is een gevelbekledingsplaat met een toplaag van natuursteengranulaat. De platen worden in lagen uit glasvezels opgebouwd. Het natuursteen-granulaat wordt met hars aan het oppervlak gebonden. De plaat wordt vervolgens verduurzaamd in de oven. Volgens Plastica (de producent van Colorstone®), zijn Colorstone® platen duurzaam, onderhoudsarm en bestand tegen klimaatverschillen. Als we echter de gevel van de studentenhuisvesting in Utrecht bekijken zien we bijna het tegenovergestelde; platen zijn afgebrokkeld op de hoekpunten en er is een flinke mate van gevelverkleuring te zien. Colorstone® gevelplaten zijn vrij kleurvast en we mogen dus aannemen dat de platen bij oplevering van het gebouw een egale kleur hadden (bijna wit). Nu, ruim 7 jaar later, is deze witte kleur geheel verdwenen en vervangen door een grauwe, grijzige waas. Aangezien het toegepaste materiaal: glasvezelplaat met daarop een laag hars en daarin steengranulaat, is het niet waarschijnlijk dat er chemische reacties hebben plaatsgevonden waardoor de gevel is verkleurd, maar wordt de verkleuring

Afb. 1. Woongebouw te Utrecht, gezien vanuit het noorden. De vervuiling is opgetreden aan de binnenzijde van de “poort”.

Afb. 2. Gevelplaten van Colorstone®.



veroorzaakt door aanhechting van vuil (uit de lucht) dat door regen en wind op de gevel terecht is gekomen. Regen heeft zowel positieve als negatieve invloeden op gevels. Regen transporteert het vuil vanuit de lucht naar de gevel. Veel en langdurige regen kan een gevel plaatselijk schoonwassen, maar kan er ook voor zorgen dat er op andere plaatsen een opeenhoping van vuil ontstaat. Druilerige regen maakt de gevels nat maar verwijdert het vuil niet. Belangrijk is de combinatie van regen en wind. In Nederland is de overheersende windrichting in het zuidwesten. Gevels die naar het zuidwesten gericht zijn vangen meer regen dan andere gevels. In het woongebouw te Utrecht zijn de gevels waar het om gaat in deze analyse niet zuidwest gericht, maar west en oost. Volgens de theorie zou de westgevel meer regen moeten vangen dan de oostgevel en door de hogere regenbelasting meer kans hebben op vervuiling. Tussen de twee gevels is echter geen duidelijk verschil in vervuiling waar te nemen; beide gevels lijken zo op het oog even erg vervuild te zijn. Dit is waarschijnlijk te verklaren door het feit dat het gebouw “poortvormig” is en dat het hier om de binnenkant van die poort gaat. Alhoewel het zonder computerprogramma’s lastig is het windveld te voorspellen, lijkt het alsof door de vorm van het gebouw de wind een wervelbeweging maakt in de “poort” en daardoor evenveel regen op beide gevels valt en dus ook de vervuiling op beide gevels gelijk is. De hars die op de buitenkant van de gevelplaten zit en waarmee het granulaat is vastgeplakt is waterafstotend. Het regenwater dat op de gevel valt wordt dus niet geabsorbeerd maar spoelt in zijn geheel naar beneden. Door de ruwe structuur van het granulaat blijven vuildeeltjes die in het regenwater waren opgelost, steken. Hierdoor worden de gevelplaten langzaamaan bedekt met een laagje vuil waardoor het (van een afstandje) lijkt alsof de platen donkerder van kleur zijn geworden. Het gevelmateriaal is dus feitelijk niet verkleurd, maar bedekt met een laagje vuil waardoor het van een afstandje lijkt alsof het donkerder is geworden. Aflopend water verstoort de gelijkmatige vervuiling veroorzaakt door atmosferische invloeden en daardoor ontstaan er verticale banen in de gevel. Vuil dat op het glas van de ramen was gehecht, spoelt met het regenwater naar beneden en veroorzaakt daar meer gevelvervuiling omdat er meer vuil in het regenwater was opgelost. De vervuiling van één gevelplaat is te verklaren door het feit dat de gevelplaten schubvormig over elkaar heen zijn bevestigd en dit het effect heeft van een dorpel of opstaand randje; vlak onder het overstek valt bijna geen water en is de vervuiling ook minder erg, naar beneden toe wordt deze erger omdat daar wel water afstroomt. Ook hoopt het water onder aan een plaat (zeker als het niet al te hard regent) even op alvorens van het randje af te vallen en dus heeft het vuil langer de tijd om aan de gevelplaat te hechten en vervuiling te veroorzaken.

Ter plekke van de galerijen (bovenin de gevels bij de bruggen) is ook een extra vuilbelasting te zien. Op galerijen blijft gemakkelijk vuil liggen; dit vuil spoelt met de regen mee naar beneden en veroorzaakt plaatselijk meer vervuiling dan op andere plekken op de gevel.

Afb. 3. Verticale banen in de gevel.

Afb. 4. Vervuiling onder galerij.



Hoe te herstellen? De vervuiling kan (tijdelijk) opgelost worden door grondig reinigen. Het vuil is immers slechts mechanisch op de plaat gehecht en kan er dus relatief gemakkelijk vanaf worden gepoetst. Dit kan bijvoorbeeld gedaan worden door middel van een hogedrukreiniger. Hierbij wordt water onder hoge druk op de gevel gespoten waardoor het aangehechte vuil loslaat en wegspoelt. Dit is echter wel een kostbare maatregel en bovendien niet geheel zonder risico; het water wordt met een enorme kracht op de gevel gespoten en daardoor zouden gevelplaten kunnen breken of losraken als ze niet goed vastzaten. Ook zal er een kraan aan te pas moeten komen om de gehele gevel te kunnen reinigen en dit is erg kostbaar. Deze oplossing is slechts tijdelijk, want het pakt slechts het gevolg aan en niet de oorzaak van de vervuiling. Op den duur zal de gevel dus weer gaan verkleuren. Een permanente oplossing zou het vervangen van de gevelplaten door platen met een donkerdere kleur (dan valt de vervuiling minder op) of platen van een ander materiaal zijn. Deze oplossing is echter ook erg kostbaar en zal dus niet snel gekozen worden. Zeker niet omdat het een studentenhuisvesting betreft die meestal zo goedkoop mogelijk is gebouwd en ook zo goedkoop mogelijk wordt onderhouden (minimale maatregelen). Hoe te voorkomen? Het voorkomen van dit soort gevelvervuiling is een lastige zaak. De keuze van de gevelmaterialen heeft hier een grote invloed op. Materialen met een ruw oppervlak zorgen ervoor dat vuil zich makkelijker kan hechten dan op een glad oppervlak. Een ruw oppervlak geeft een gebouw wel meer uitstraling en schaduwwerking die op elk moment van de dag anders is en waardoor het gebouw een levendige uitstraling krijgt (textuur). Dit is volgens ons de reden waarom architecten deze materialen vaak toepassen, maar is vervuilingtechnisch gezien niet erg slim. Zeker omdat het materiaal in deze analyse ook nog eens waterafstotend is en daardoor veel afstromend regenwater veroorzaakt, met alle gevolgen van dien. Het toepassen van een poreus gevelmateriaal gaat dit afstromende water tegen, maar kan weer andere problemen geven met betrekking tot regenpenetratie. Het schubvormig aanbrengen van de platen geeft een goede waterkering (en ook drukvereffening en ventilatie van de achterliggende spouw), maar heeft wel een ongelijkmatige vervuiling van één gevelplaat tot gevolg. Als advies zouden wij de architect meegeven om in het vervolg donkerdere gevelplaten te gebruiken zodat de gevelvervuiling veel minder opvalt en het gebouw dus esthetisch langer mooi blijft. Verder zou bij de detaillering van de ramen een verder uitstekende dorpel beter zijn geweest om minder vervuild regenwater op de gevel te krijgen en de galerijen zouden verder van de gevel af moeten liggen of van een ander materiaal gemaakt moeten worden; metalen roosters geven oxidatiestrepen en vuil kan erdoorheen. Een ander materiaal dat niet oxideert en dicht is zou beter zijn. Geraadpleegde literatuur: - T. Herremans en T. Vangheel, Biologisch herstel van schade aan gebouwen:

biomineralisatie, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, 2003 - Prof. Ir. N.A. Hendriks, Materiaalkunde 3, Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen in




Schadegeval 3: Gevelvervuiling en oxidatie bij NeMo Amsterdam Situatie en waarneming: NeMo bij het centraal station van Amsterdam is vooral bekend om zijn uitgesrproken vorm en karakteristieke kopergroene gevel. Het gebouw van de bekende architect Renzo Piano is in 1997 opgeleverd. Er wordt vaak een link gelegd tussen de gebouwvorm en de scheepvaarthistorie van Amsterdam, omdat het gebouw enigszins aan de boeg van een schip doet denken. NeMo vormt tevens de zuidelijke ingang van de IJ-tunnel, welke onder het gehele gebouw doorloopt om aan de andere kant van het IJ weer boven te komen. De tunnel wordt dagelijks door duizenden automobilisten gebruikt om het IJ over te steken. De gevel is uitgevoerd in stroken van een geprepatineerde koperplaat. Helaas is door de jaren heen op het voorover hellende deel van de gevel een donkergrijze verkleuring opgetreden. De voorover hellende gevel is op het noorden georiënteerd. Er is niet echt een patroon in de vervuiling te zien. Wel valt op dat de vervuiling alleen op het meest voorover hellende deel van de gevel op is getreden. De bovenrand van de gekromde noordgevel is niet vervuild en heeft dezelfde kopergroene kleur als de rest van de gebouwgevel. Onder ramen en andere gevelopeningen is geen extra vervuiling te zien en lekstrepen zijn niet waargenomen. Inmiddels is een deel van de koperplaten op de gevel vervangen en is het kleurverschil daardoor nog duidelijker.

Oorzaken van de vervuiling: Vervuiling van de voorover hellende noordgevel door aflopend regenwater is om twee redenen zeer onwaarschijnlijk. Allereerst omdat de vervuiling op is getreden op de noordgevel, die in Nederland doorgaans een kleinere slagregenbelasting kent. Daarnaast is juist het meest voorover hellende geveldeel getroffen door de vervuiling, terwijl over een voorover hellende gevel doorgaans minder aftstromend water wordt aangetroffen. Vervuiling door roetdeeltjes uit

Afb. 1. NeMo bij nacht, gezien vanuit het westen.

Afb. 2. NeMo vanuit het noordwesten.. De vervangen geveldelen zijn duidelijk zichtbaar, alsmede de verkleuring van het voorover hellende deel van de gevel. Let op de niet verkeurde rand bovenaan.



uitlaatgassen ligt ook niet voor de hand, omdat de drukke verkeerstunnel onder het gebouw juist aan de zuidzijde is gelegen. De vervuiling zou nog afkomstig kunnen zijn van langsvarende schepen, maar in vergelijking met de uitstoot van auto’s aan de andere zijde van het gebouw, lijkt dit ook onwaarschijnlijk. Overigens is het wel aannemelijk dat de uitlaatgassen en andere luchtvervuilingsbronnen meespelen in het vervuilingsproces, omdat NeMo in de binnenstad van Amsterdam is gelegen, waar industriële luchtvervuiling, met name door sulfaten, op grote schaal voorkomt. Om de vervuiling of verkleuring van de gevel te kunnen verklaren hebben we ons verder verdiept in het corrosiegedrag van koper. Een groot verschil tussen de vervuilde delen van de koperen gevel en de niet vervuilde delen zit immers in het wel of niet overhangen van de gevel en de daarmee samenhangende regenbelasting. De regenbelasting van het niet voorover hellende deel is immers groter dan die van het voorover hellende deel. Bovendien kent de bovenrand van het voorover hellende deel van de gevel een grotere regenbelasting en is daar ook geen vervuiling opgetreden. Het lijkt er dus op dat de geveldelen met de grootste regenbelasting niet zijn verkleurd, terwijl de delen met een relatief kleine regenbelasting wel verkleuren. Het oxideren van koper verloopt in meerdere stappen. Allereerst zal er onder normale omstandigheden op vers koper in buitencondities na zes tot twaalf maanden een grijsbruine oxidelaag optreden. Pas na verloop van jaren ontstaat de karakteristieke groene patinalaag, bestaande uit verbindingen tussen koperionen en sulfaten, chloriden en nitraten. Voor de vorming van deze patina moeten de omstandigheden ideaal zijn. Het proces verloopt sneller in stedelijke gebieden en gebieden in de nabijheid van de kust, waar een hogere chlorideconcentratie in de lucht voorkomt. Horizontale en schuine delen verkleuren sneller dan verticale delen, die soms pas na tientallen jaren of in het geheel niet verkleuren naar groen. Zure neerslag breekt de groene patinalaag af, waardoor de kopergroene kleur van oude daken verloren kan gaan. Hoewel er in de literatuur weinig over te vinden bleek, kunnen we aannemen dat de vorming van de groene patinalaag verloopt onder invloed van water of de opgeloste stoffen hierin, zoals nitraten, sulfaten en chloriden. Horizontale vlakken en hellende daken met een relatief grote regenbelasting vertonen immers eerder de groene verkleuring dan verticale vlakken die doorgaans een veel kleinere regenbelasting kennen. In het geval van NeMo is de gevel voorover hellend, waardoor de regenbelasting nog kleiner is. Het is niet ondenkbaar dat de vorming van de groene patina ongedaan wordt gemaakt door een te kleine regenbelasting op de voorover hellende geveldelen van NeMo. In de onderzochte literatuur is hier weinig over te vinden. Als we ervan uitgaan dat de reactie van de vorming van de groene patinalaag omkeerbaar is en dit proces onder droge omstandigheden spontaan optreedt, kan het zo zijn dat er een constante reactie met water, chloriden, nitraten of sulfaten nodig is om de laag te behouden. In het regenwater rond Amsterdam is door industriële vervuiling aan sulfaten geen gebrek. Wanneer de gevel echter weinig regenbelasting heeft, kan het zijn dat de vormingreactie van de groene patinalaag zich omkeert en de grijsbruine kleur van de eerste stap in het oxidatieproces terugkeert. Ondanks dat de koperplaten al bij productie een groene patinalaag hadden, zouden deze dus na verloop van tijd terug naar de grijsbruine kleur kunnen verkleuren. Of dit ook daadwerkelijk gebeurt, is moeilijk na te gaan, omdat hierover in de aanwezige literatuur weinig te vinden is. Ook het zoeken naar krantenartikelen of tijdschriftartikelen over eventuele gevelvervuiling bij NeMo heeft niets opgeleverd. Hoe te herstellen? Als de hierboven beschreven aanname klopt, volstaat het waarschijnlijk om het vooroverhellende deel aan een grotere regenbelasting bloot te stellen. Dit kan door regelmatige besproeiing van het gevelvlak, met name met sulfaatrijk water. Omdat niet duidelijk is hoe groot de regenbelasting

Afb. 3. Geveldetail van de westgevel met de karakteristieke kopergroene kleur.



moet zijn om de patinalaag te herstellen, kunnen we geen inschatting maken van de haalbaarheid van deze oplossing. Wellicht is het mogelijk om de gevel met een grotere concentratie sulfaten te besproeien, zodat een minder intensieve besproeiing kan volstaan. Behandeling van de gevel met een katalysator die de vorming van een groene patina kan versnellen is een andere optie, mits er een dergelijke katalysator bestaat. Een derde oplossing kan gevonden worden in het aanbrengen van een groene verflaag op de verkleurde geveldelen, waardoor de groene kleur behouden blijft, maar niet meer afkomstig is van de koperpatina. Dit is een weinig elegante oplossing, maar wel een effectieve. Hoe te voorkomen? Als het hierboven mechanisme klopt, had het opgetreden verschijnsel zeer moeilijk voorkomen kunnen worden. Van de architect en de leverancier kan niet verwacht worden dat zij het probleem hadden moeten voorzien bij het ontwerp, mede omdat een voorover hellende koperen gevel niet eerder was toegepast op een Nederlands gebouw. NeMo kan hierbij wel fungeren als een voorbeeld voor de toekomst. Het probleem had voorkomen kunnen worden door de gevel niet voorover hellend uit te voeren of door voor een ander materiaal dan koper te kiezen. Beide maatregelen zijn echter nogal ingrijpend voor het ontwerp en uit architectonisch oogpunt niet wenselijk. Een zuidwestelijke oriëntatie van de voorover hellende gevel had het probleem wellicht ook kunnen voorkomen, maar ook die maatregel is behoorlijk ingrijpend. Geraadpleegde literatuur: - W.H. Ailor, Atmospheric corrosion, Wiley Interscience, London, 1982; - Ir. D.P. Oterdoom, Bouwproducten, vervaardiging, toepassing, onderhoud, hergebruik,

Thieme Meulenhoff, Utrecht, 2000; - Ir. B. van Schaijk, Bouwen met materialen, reader bij het college materiaalkunde 1,

Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven, 2002 - Prof. Ir. N.A. Hendriks, Materiaalkunde 3, Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen in




Nawoord Het analyseren van de verschillende schadegevallen was niet altijd even eenvoudig omdat de opbouw van de constructie soms lastig te achterhalen was. Ook de beschikbare literatuur over bouwschades viel tegen. Over verschillende materialen is van alles te vinden, maar over schades waarbij verschillende materialen samenwerken is veel minder geschreven. Bij de analyse is gebruik gemaakt van de collegestof, het dictaat materiaalkunde 3 van prof. N.Hendriks en enkele bronnen die in aan het einde van ieder hoofdstuk zijn vermeld. We hebben met plezier aan deze opdracht gewerkt en vonden het erg leerzaam om op deze manier een schadegeval te analyseren. Doris de Bruijn 0521030 Sean Vos 0546682

Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen · Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen 7S620 Analyse...

Documents

Transcript of Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen · Duurzaamheidsaspecten van bouwmaterialen 7S620 Analyse...