HOTMIX! Nybrent Hyllestadkalk leskes og testes som restaureringsmørtel på Stavanger domkirke

George Murphy er spesialist på restaureringsmuring. Her tester han mørtel laget fra nybrent Hyllestadkalk på Stavanger domkirke i oktober 2017. Foto: Per Storemyr

George Murphy er spesialist på restaureringsmuring. Her tester han mørtel laget fra nybrent Hyllestadkalk på Stavanger domkirke i oktober 2017. Foto: Per Storemyr

Endelig i gang med hotmix! Med lesking og testing av nybrent Hyllestadkalk til bruk i mørtel for restaurering. Som mange vil huske, brant Norsk Kvernsteinsenter lokal marmor i en nybygd «middelalderovn» i Hyllestad sist juni, et prosjekt støttet av Riksantikvaren. Planen er å leske og teste brentkalken på flere restaureringsprosjekter i Norge, bl.a. på Selja klosterruiner og Stavanger domkirke. Siden jeg regelmessig jobber sammen med kollegaer i Stavanger, har vi nå gjort flere tester på domkirken med George Murphy og Bjørn Idland, som er restaureringsmurere ved Arkeologisk Museum (UiS). Det er ikke lett å leske kalk som er brent på tradisjonell måte. For det vil alltid være halvbrente og ubrente biter i slik kalk. Akkurat som i middelalderen. Vi lesket kalken på tre ulike måter, og det var liten tvil: tradisjonell hotmix ga det foreløpig beste resultatet!

Kjemi

Lesking av kalk vil si å blande den brente kalken, kjemisk kalsiumoksid (CaO), med vann (H2O). Da får man kalsiumhydroksid eller hydratkalk, Ca(OH)2. Dette er «limet» som man kan blande med sand for å lage mørtel. Mørtelen herder når kalsiumhydroksid tar opp karbondioksid (CO2) fra luften og går over til kalsiumkarbonat (CaCO3). Og det er nettopp kalsiumkarbonat som var utgangspunktet for brenning, nemlig i form av kalkstein eller marmor.

Brentkalken som ble testet på Stavanger domkirke kom fra «middelalderovnen» i Kvernsteinsparken i Hyllestad. Her ble det brent kalk på tradisjonelt vis i juni 2017. Foto: Per Storemyr

Brentkalken som ble testet på Stavanger domkirke kom fra «middelalderovnen» i Kvernsteinsparken i Hyllestad. Her ble det brent kalk på tradisjonelt vis i juni 2017. Foto: Per Storemyr

«Kalksirkelen». Her er en forenklet fremstilling av kjemien i kalkbrenning, lesking og herding (karbonatisering). Illustrasjon: Per Storemyr

«Kalksirkelen». Her er en forenklet fremstilling av kjemien i kalkbrenning, lesking og herding (karbonatisering). Illustrasjon: Per Storemyr

Tradisjonell hotmix

I løpet av det siste tiåret har forskning, spesielt i England og Skottland, vist at såkalt hotmix var den vanligste, tradisjonelle metoden for å leske brent kalk og blande inn sand for å lage mørtel. Metoden er svært enkel: Man tar normalt ca. tre volumdeler jordfuktig sand og en del brentkalk (1:3), legger sanden ut på bakken (eller i et stort kar) og former en liten grop. I denne gropen legger man nedknuste biter av brentkalk og dekker til med den resterende sanden. Så overrisler man det hele med litt vann. Snart syder det godt, for brentkalken tar opp vann i en såkalt eksoterm prosess (sterk varmeutvikling, derav begrepet hotmix) og går over til pulver og pasta innimellom sanden.

Så kan man snart blande sanden og pulveret med en spade. Man må holde på en stund, det er tung arbeid, men litt etter litt får man en deig av lesket kalk og sand. Det er litt som å elte en brøddeig. Den må snus og vendes og klappes og slås på. Resultatet er en svært fast deig – som er den ferdige mørtelen. Og om det er større, ubrente eller halvbrente biter av kalk/marmor i deigen, så fjerner man dem ganske enkelt for hånd. Mindre, uleskede biter blir med i mørtelen som en del av tilslaget (sanden).

Det endelige resultatet er en «feit» deig, dvs. en deig som har et stort innhold av lesket kalk i forhold til sand. For man må huske på at selv om utgangspunktet var en volumdel brentkalk og tre deler sand, så vil brentkalken ta opp så mye vann (til kalsiumhydroksid) at det endelige resultatet er ca. 1:1,5, dvs. halvannen gang så mye sand som kalk. Dette er helt annerledes enn hva som ble vanlig i moderne tider, da man blandet kalk og sand til en mye mer mager mix (altså mye mindre kalk). Dette har bl.a. å gjøre med at et annet bindemiddel, et annet lim, nemlig sement snart tok over mørtelmarkedet fra slutten av 1800-tallet. Sement er mye «sterkere» enn kalk og kan blandes til svært magre mørtler. Men disse egner seg ikke for å restaurere steinbygninger fra middelalderen, konstruksjoner som i sin helhet, stort sett, er bygget med tradisjonell, feit kalkmørtel.

Vår hotmix ble produsert på den samme måten som gjengitt over. Etter at vi hadde fjernet mindre mengder halvbrent og ubrent Hyllestadkalk og jobbet med spade i en times tid, fikk vi en feit mørtel som var akkurat god nok til å teste som restaureringsmørtel for å fikse gamle, ødelagte fuger på Stavanger domkirke. Det var dessuten veldig interessant å se at brent Hyllestadkalk lesket svært godt med denne metoden: Ikke for mye vann, ikke for lite. Sånne saker måtte man i gamle dager finne ut av. Dette er tradisjonshåndverk. Det finnes ingen standarder, kun erfaring.

Hotmix fra Hyllestadkalk: Nedknust brentkalk legges i en grop av mursand, mer sand legges over kalken, litt vann helles over – og dermed blir kalken lesket. Foto: Per Storemyr

Hotmix fra Hyllestadkalk: Nedknust brentkalk legges i en grop av mursand, mer sand legges over kalken, litt vann helles over – og dermed blir kalken lesket. Foto: Per Storemyr

Hotmix fra Hyllestadkalk: Brentkalken lesker og utvider seg kraftig. Dermed dannes det sprekker i sanden. Foto: Per Storemyr

Hotmix fra Hyllestadkalk: Brentkalken lesker og utvider seg kraftig. Dermed dannes det sprekker i sanden. Foto: Per Storemyr

Hotmix fra Hyllestadkalk. Brentkalken er nesten ferdig lesket inne i sanden. Nå gjenstår blandingen med spade. En tung prosess! Foto: Per Storemyr

Hotmix fra Hyllestadkalk. Brentkalken er nesten ferdig lesket inne i sanden. Nå gjenstår blandingen med spade. En tung prosess! Foto: Per Storemyr

Hotmix fra Hyllestadkalk. George Murphy viser hvordan den endelige mørtelen ser ut. En fast og feit mørtel velegnet til restaurering av gamle steinbygninger. Foto: Per Storemyr

Hotmix fra Hyllestadkalk. George Murphy viser hvordan den endelige mørtelen ser ut. En fast og feit mørtel velegnet til restaurering av gamle steinbygninger. Foto: Per Storemyr

Tørrlesking i sand

Så har vi en annen metode: Å la biter av brentkalk ligge som et lag mellom jordfuktig sand natten over. Da vil den brente kalken ta opp fuktighet fra sanden og tørrleskes til et pulver. Hele massen vil være nokså tørr på morgenkvisten, tørr nok til at man kan slenge den med en spade gjennom et sikt (med ca. 6 mm maskeåpning). På denne måten får man vekk alle ubrente og halvbrente biter og sitter igjen med et jevnkornet pulver bak siktet.

Så tilfører man litt mer vann og blander mørtelen, med en spade, til en nokså tørr deig. Blandeprosessen er arbeidskrevende. Man må jobbe mye med spaden, elte og trøkke og slå! Men resultatet er en mørtel med nokså like egenskaper som en tradisjonell hotmix; den er bare ikke varm. Metoden er brukbar i tilfeller der det kommer ganske store mengder med halvbrent og ubrent kalk fra ovnen. Disse bitene vil ganske enkelt ikke gå gjennom siktet. De største kan brukes ved neste brenning i ovnen.

Vår mix ble ganske god. Vi fikk vekk en god del unbrent og halvbrente biter gjennom siktingen. Men det var det vesentlig mer arbeidskrevende å blande mørtelen til en god deig enn for tradisjonell hotmix. Vi holdt vel på i et par timer. Vi blandet og eltet og slo og mixet med spaden!

Kombinasjonsmix fra Hyllestadkalk. Inne i sanden ligger det biter av kalk som tørrleskes ved hjelp av fuktigheten i sanden. Når leskingen skrider frem, utvider kalken seg voldsomt og det dannes sprekker i «kaka». Foto: Per Storemyr

Tørrlesking i sand med Hyllestadkalk. Inne i sanden ligger det biter av kalk som tørrleskes ved hjelp av fuktigheten i sanden. Foto: Per Storemyr

Kombinasjonsmix fra Hyllestadkalk. Når denne kalkmixen er ferdig lesket, er den så tørr at man kan «kjøre» den gjennom et sikt for å bli kvitt ubrente og halvbrente biter av kalk. Resultatet er et fint pulver som blandes med litt vann og med stor møye blandes med en spade til fin mørtel. Foto: Per Storemyr

Tørrlesking i sand med Hyllestadkalk. Når denne kalkmixen er ferdig lesket, er den så tørr at man kan «kjøre» den gjennom et sikt for å bli kvitt ubrente og halvbrente biter av kalk. Resultatet er et fint pulver som blandes med litt vann og med stor møye blandes med en spade til fin mørtel. Foto: Per Storemyr

Våtlesking til pasta og innblanding med sand

Så kommer vi til den mest arbeidskrevende prosessen. Den handler om å leske den brente kalken, uten tilførsel av sand. Brent kalk og mye vann alene. Våtlesking. Da får man en feit og god pasta, når halvbrente og ubrente biter er plukket ut. Dette er et lim man kan lagre, om man vil. I en såkalt kalkkule, en foret og dekket grop i bakken (så lang nede at man unnslipper frosten). Eller man kan fylle en plastbøtte og slå på lokket. Dette er et «lim» som kan holde i hundre år, bare det blir oppbevart lufttett.

Kulekalk. Dette er det tradisjonelle navnet. Man kan bruke kalken til maling, til slemming (med litt sand innblandet), eller man kan lage mørtel; blande inn nok sand til at man får en god mørteldeig. Problemet er at det er arbeidskrevende å blande pastaen med sand. For en jobb! Timevis med spaden! Et så seigt arbeid at det nok sjelden ville ha vært i bruk for normal muring i middelalderen. Våtlesking av brentkalk og oppbevaring av pasta til kulekalk må ha vært forbeholdt «finere» arbeider: Kalkmalerier, fresker og maling. Men også til spesielle grovarbeider: Maling av fjøset! For lesket kalk er svært basisk (pH 14!) og funker utmerket som desinfeksjonsmiddel!

Vi lagde en svært feit mørteldeig med den våtleskede kalken. Arbeidskrevende og knapt til å sette ut i praksis i stor målestokk! Vel å merke når man ikke har en mørtelblander – og det hadde man nok ikke i norsk middelalder (men slike fantes på Kontinentet og De britiske øyer).

Kalkpasta! Lesket kalk uten tilførsel av sand. Tre ulike kalktyper: Øverst til venstre; Verdalskalk brent ved Nidarosdomen i 2017. Øverst til høyre; en svensk kalk nylig brent. Nederst; karakteristisk, «sjokoladebrun Hyllestadkalk. Men fy søren så vanskelig det er å blande denne pastaen med sand til en brukbar mørtel uten bruk av moderne mørtelblander! Foto: Per Storemyr
Kalkpasta! Våtlesket kalk uten tilførsel av sand. Tre ulike kalktyper: Øverst til venstre; Verdalskalk brent ved Nidarosdomen i 2017. Øverst til høyre; en svensk kalk nylig brent. Nederst; karakteristisk, «sjokoladebrun Hyllestadkalk.  Foto: Per Storemyr

Testfelter

Inntil nå har vi, dvs. George Murphy og Bjørn Idland, kun laget ett lite testfelt med de tre mørtelblandingene på østsiden av sørtårnet på Stavanger domkirke. Dette er et tårn fra omkring 1300 som snart skal restaureres. Planen er også å benytte mørtlene vi har laget i flere fuger på østfronten av kirken, også fra omkring 1300. Så får vi i løpet av vinteren og de kommende årene se hvordan mørtlene oppfører seg. Planen er også å gjennomføre flere vitenskapelige tester av både brentkalken og mørtelen (etter at den har herdet (karbonatisert, dvs tatt opp nok CO2 fra luften til at den blir hard).

Hyllestadkalk har en svært spesiell egenskap, nemlig fargen. Den er lys beige etter at den har tørket/herdet, og samsvarer godt med mange mørtler på kirkebygg fra middelalderen. Dette er fordi utgangsmaterialet, marmoren, er ganske uren; altså ikke en marmor som består av 100% kalkspat/kalsiumkarbonat. På Stavanger domkirke er de middelalderske mørtlene ganske hvite, så det er ikke sikkert at Hyllestadkalk egner seg til restaureringen, selv om det skulle vise seg at den er holdbar over tid.

Time will show! Norsk Kvernsteinsenter og undertegnede er uansett veldig takknemlige for at restaureringsfolket i Stavanger tester brentkalken vår!

De tre ulike kalkmørtlene fra Hyllestadkalk på testfeltet på Stavanger domkirke. Merk at fargen vil bli mye lysere når mørtelen har herdet! Foto: Per Storemyr

De tre ulike kalkmørtlene fra Hyllestadkalk på testfeltet på Stavanger domkirke. Merk at fargen vil bli mye lysere når mørtelen har herdet! Foto: Per Storemyr

Stor takk til George Murphy, Bjørn Idland og mange andre kollegaer på Arkeologisk Museum ved UiS, som står for konservering og rådgivning i restaureringen av Stavanger domkirke, se www.domkirken2025.no

Kalkprosjektet i Hyllestad er drevet av Norsk Kvernsteinsenter (NKS), se denne bloggposten på websiden min. Undertegnede er også ansatt ved NKS og har tillatelse til å skrive om prosjektet, som er støttet av Riksantikvaren.

About Per Storemyr

I work with the archaeology of old stone quarries, monuments and rock art. And try to figure out how they can be preserved. For us - and those after us. For the joy of old stone!
This entry was posted in Monument conservation, New projects, Norway and tagged , , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s