VIN — Het Vlaams Innovatienetwerk

Project: Nieuwe technieken ter remediëring van problemen in zoutbelast metselwerk

Kort gesteld vormen volgende activiteitsklassen de doelgroep van het project:
O Bouwaannemers die renovaties en restauraties uitvoeren
O Architecten die renovaties en restauratieproject opstellen
O Fabrikanten die producten ten behoeve van restauraties en renovaties ontwikkelen en produceren

In een ruimere context kan de doelgroep verder uitgebreid worden naar:
O Bouwheren
O Administraties die gebouwen beheren, onderhouden en renoveren.

Naast de ongeveer 5.000 bedrijven die zich louter of voor het merendeel met renovatie bezighouden, bestaan er ongeveer 10.000 andere ruwbouwbedrijven gesitueerd binnen de woningenbouw die steeds meer en meer renovatie-activiteiten (moeten) ontplooien: momenteel situeert ongeveer 40% van de bouwactiviteit zich in de renovatiesfeer.

Bijna elke oude constructie staat of stond bloot aan een vochtprobleem en de daarbijhorende pathologie die aan de aanwezigheid van zouten toegeschreven kan worden. Of het nu gaat om opstijgend grondvocht (nagenoeg elk gebouw van voor de jaren 1950, maar ook vaak bij recentere gebouwen), zeewaterspray (belangrijk in kustgebieden), verwaarlozing (lekkende daken en defecte hemelwaterafvoer), in de meeste van deze gevallen is er effectief een zoutprobleem. Ook menselijke activiteiten kunnen dergelijk zoutprobleem creëren (gebruik van gebouwen als stalling, industriële ruimte, stockageruimte, keuken, …).
Afhankelijk van de aard van de zouten, manifesteert de zoutproblematiek op zich zich in directe vochtproblemen ten gevolge van hun hygroscopische kenmerken enerzijds en mechanische schade ten gevolge van zoutkristallisatie- en hydratatiespanningen anderzijds. Een problematiek die blijft bestaan, zelfs na een efficiëntie ingreep ter bestrijding van de vocht- en dus zoutbron.
Bij heel wat renovaties en restauraties wordt men daarom geconfronteerd met een, voor de bouwheer, onbevredigende situatie: de fysische degradatie van een gebouw blijft op korte termijn vaak doorgaan, en verergert soms zelfs na de renovatie. De reeds bestaande oplossingen draaien doorgaans om twee principes: verstoppen van de zoutproblematiek (vaak psychologsich onbevredigend, en bij beschermd erfgoed zelfs niet toegestaan), of het regelmatig herstellen van de schade toegebracht door zouten. Vaak dient men de schadefenomenen verbonden met de zouten gewoon te aanvaarden, bij gebrek aan beter.
In dit project worden een aantal innoverende technieken onderzocht op hun vermogen om op grote schaal toegepast te worden als zoutremediëring. Het gaat daarbij om
O Een fysische methode: verwijdering van zouten door elektroforese
O Drie fysico-chemische methodes: zoutinhibitoren, fluatatie en toepassen van zoutmengsels.
Deze technieken hebben hun potentieel reeds bewezen bij andere bedrijvigheden of onderzoek. Zo blijken zoutinhibitoren te worden gebruikt bij olie en gasontginning. Het remediëren van zoutproblemen door het doelgericht creëren van zoutmengsels was een verrassende uitkomst van een deelonderzoek voortvloeiende uit een Europees onderzoeksproject waaraan KIK meewerkte. Wellicht is geen enkel van de voorgestelde methodes werkzaam bij elk type zouten, en daarom is een parallelle onderzoeksaanpak van deze methodes grechtvaardigd.
De concrete resultaten van voorliggend project zijn te situeren op volgende vlakken:
O Haalbaarheid van de toepassing van de vermelde technieken als zoutremediëringsmethode
O Het vastleggen van de parameters waarbij de methode succesvol kan zijn, en wanneer de methode minder gepast is.
O Het praktisch toepasbaar maken van de vergaarde kennis.
De doelgroep van het onderzoek is in de eerste plaats elke bouwprofessioneel die met zoutproblemen geconfronteerd worden. Dat zijn in principe de architecten en de aannemers die renovaties en/of restauraties uitvoeren. Gezien het belang van renovaties in de geheel van alle bouwactiviteiten (met een aanzienlijk deel van te renoveren gebouwen daterend van voor de jaren 1950!), is het duidelijk dat de toepassing van zoutremediëring een potentieel grote markt vertegenwoordigt. Hiervan kunnen ook de Vlaamse ondernemingen, werkzaam in de productie van producten voor renovatie, de vruchten plukken.
De meerwaarde van het project zit in het aanreiken van een oplossing voor een probleem, waar er momenteel enkel onbevredigende en onvolledige oplossingen voor bestaan.

In dit project werden vier innoverende technieken onderzocht op hun vermogen om een oplossing te bieden tegen schadefenomenen veroorzaakt door de aanwezigheid van zouten in metselwerk. Het gaat daarbij om één fysische methode: de verwijdering van zouten uit metselwerk door elektroforese, en drie fysico-chemische methodes: zoutinhibitoren, fluatatie en toepassing van zoutmengsels.

Elektroforese wijst op het aanbrengen van een elektrische spanning over een poreus materiaal dat gecontamineerd werd met een zoutoplossing. Onder invloed van het elektrisch veld migreren de zoutionen naar de elektroden en worden ze uit het materiaal verwijderd. Laboratoriumtesten werden uitgevoerd op proefstukken van drie verschillende kalkstenen, één baksteen en één materiaal dat een historische mortel voorstelt. Op de proefstukken gecontamineerd met een natriumchlorideoplossing werd een hoge efficiëntie van de methode vastgesteld, met een extractie van meer dan 60% van het oorspronkelijk aanwezige zout voor drie van de vijf substraten. Voor proefstukken gecontamineerd met natriumsulfaat schommelde de efficiëntie tussen 20 en 45%. Alleen de vertegenwoordiger van historische mortels deed het in beide gevallen minder goed, met een extractie van respectievelijk 13 en 7%.

De geteste zoutinhibitoren worden momenteel enkel gebruikt in de offshore olie- en gaswinning. Ze werden nog nooit in de bouwsector toegepast. Het gaat om twee inhibitoren, waarvan één ontwikkeld werd om precipitatie van natriumchloride te voorkomen en de tweede tegen precipitatie van calciumcarbonaat en een reeks sulfaten. Laboratoriumtesten toonden aan dat beide inhibitoren in het algemeen een positieve invloed vertonen op de duurzaamheid van verschillende substraten, doordat ze de tijd tot de eerste waargenomen zoutschade verlengen. Individuele preliminaire testen blijven echter noodzakelijk vooraleer de inhibitoren op grote schaal worden toegepast.

Fluatatie wordt toegepast op beton met als doel de poriën te vernauwen als gevolg van de vorming van een silicagel en fluoridezouten. In zoutbelaste ondergronden kunnen bijvoorbeeld hygroscopische natrium- en calciumzouten worden omgezet tot een niet-hygroscopische variant. Tijdens de uitvoering van de proeven werd echter sterke schade waargenomen aan een tweetal substraten, waardoor fluatatie niet onmiddellijk kan worden toegepast op grotere schaal. Ook zoutmengsels, waarbij een tweede zout met opzet aan het gecontamineerde substraat wordt toegevoegd om de algemene destructiviteit van de aanwezige zouten te verlagen, bleek niet onmiddellijk toepasbaar.

• metselwerk