De blå flammers natt: Brenning av Smillamarmor i Hyllestad

Etter 17 timers kalkbrenning: De blåfiolette flammene som tradisjonelt markerer slutten på en kalkbrenning

Etter 17 timers kalkbrenning: De blåfiolette flammene som tradisjonelt markerer slutten på en kalkbrenning

Dagen og natten før 1. mai gjorde vi nok et eksperiment i den vesle kalkovnen i Hyllestad. Brenning av Hyllestads egen Smillamarmor sto på programmet. Dette er en gråblå, uren marmor som ved brenning gir hvit kalk med en ytterst svak beige teint; utmerket til slemming og hvitting på tradisjonelt vis! Denne 13. kalkbrenningen i Vesleovnen (den 17. totalt for begge ovnene våre) involverte bygging av en «dom» med marmor på toppen av det som skulle brennes, etter tradisjonelle forbilder. Selv om ikke alt ble gjennombrent (utbyttet var ca. 97%), så var det en vellykket brenning på 17-18 timer. Vi vet nå enda mer om optimalisering av tradisjonsbrenning. Og så fikk vi oppleve de vakre blå flammene som markerer slutten på en brenning! Her er full rapport, også med litt statistikk fra tidligere brenninger.

Eksperimentell arkeologi

Siden 2018 har vi eksperimentert med brenning av ulike tradisjonskalker i Vesleovnen i Kvernsteinsparken i Hyllestad. Dette er et eksperimentelt arkeologiprosjekt med mål om forstå hvordan ulike marmorer fra Vestlandet oppfører seg under brenning i en nedskalert, fri kopi av en «middelalderovn». Vi har en enkel «firkantovn», i gamle dager var det vanlig med runde ovner, men ellers er ovnsprinsippene like – fremfor alt: underfyring med ved.

Samtidig er det et mål å få ned brenntiden og redusere vedforbruket. Så langt har vi redusert brenntiden fra 25-35 timer i 2018 til 15-17 timer i 2020-21, ved å optimalisere brennkammer, gjøre lett forvarming før brenning for å fjerne fukt, bruke furuved istedenfor bjørk, optimalisere ilegg av ved, bygge inn luftekanaler i ladningen med marmor osv. Vi har også forstått at noen marmorer er mye vanskeligere å brenne enn andre. Grovkornede marmorer som pulveriserer under brenning er de «verste». Gode brenninger med fin- og middelskornet marmor bruker ca. 1 kg ved for brenning av ca. 0,5 kg kalk. Her er alle tidligere rapporter: https://kvernsteinsparken.no/tag/kalk/, https://per-storemyr.net/tag/lime-burning/

Med en brenntid på etter hvert bare 15-17 timer og et utbytte på mer enn 80 kg brentkalk har vi en ovn som er velegnet for testing, både fordi en nå ikke trenger vaktmannskap gjennom natten og fordi en får nok kalk til å drive utstrakt prøving av kalkens egenskaper til mørtel, puss, slemming og hvitting. Samtidig lærer vi mye som kan overføres til mye større, tilsvarende ovner, for produksjon til kulturminnevernet: Det er et mål å brenne så effektivt som mulig; få ned brenntiden og vedforbruket.

Utbytte av ulike gjennombrente kalker og brenntid for 11 kalkbrenninger i Vesleovnen. To brenninger av skjellkalk er ikke tatt med. Brenning nr. 5 ble avbrutt etter 9 timer. Det er interessant å se at en likevel fikk et høyt utbytte etter så kort tid

Utbytte av ulike gjennombrente kalker og brenntid for 11 kalkbrenninger i Vesleovnen. To brenninger av skjellkalk er ikke tatt med. Brenning nr. 5 ble avbrutt etter 9 timer. Det er interessant å se at en likevel fikk et høyt utbytte etter så kort tid

Utbytte av gjennombrent kalk pr. time og pr. kilo ved for 11 kalkbrenninger i Vesleovnen. To brenninger av skjellkalk er ikke tatt med. Brenning nr. 5 ble avbrutt etter 9 timer. Det er interessant å se at en likevel fikk et høyt utbytte etter så kort tid. Det viser hvor raskt det går å brenne kalk i de nederste deler av ovnen, mens det tar lengre tid å få varmen opp på over de nødvendige 850 grader i de øvre deler. Vedforbruket er ikke helt nøyaktig, det er estimert, men diagrammet viser likevel klare tendenser

Utbytte av gjennombrent kalk pr. time og pr. kilo ved for 11 kalkbrenninger i Vesleovnen. To brenninger av skjellkalk er ikke tatt med. Brenning nr. 5 ble avbrutt etter 9 timer. Det er interessant å se at en likevel fikk et høyt utbytte etter så kort tid. Det viser hvor raskt det går å brenne kalk i de nederste deler av ovnen, mens det tar lengre tid å få varmen opp på over de nødvendige 850 grader i de øvre deler. Vedforbruket er ikke helt nøyaktig, det er estimert, men diagrammet viser likevel klare tendenser

Brenning av Smillakalk med «dom» på toppen

På bakgrunn av erfaringene bygde vi denne gangen en nokså høy «dom» av marmorbiter over ladningen i kammeret der vi legger inn marmoren. Detter er etter generelle forbilder fra tradisjonsovner i Romania og Alpene, delvis på Gotland (vi har ingen slike forbilder i Norge), Meningen var trekke opp varmen så godt som mulig og å etter hvert dekke til domen med marmorplater, deretter, når trekken er god nok etter 5-6 timer, å tette domen fullstendig med kalkmørtel – for å holde på varmen, også det etter gamle forbilder. Vi bygde denne gangen inn trekkanaler kun i forkant av ovnen, ikke i bakkant, i den tro – og etter erfaring – at trekk bak i en slik ovnen «gir seg selv».

Dette skulle vise seg å ikke være en særlig god ide. Vi fikk ikke nok trekk i bakkant, mens det i forkant var et utrolig driv i ovnen. Faktisk et så godt driv at marmoren her var gjennombrent etter bare 12 timer. Dermed har vi lært noe helt vesentlig: Det trengs trekkanaler både foran og bak, og med en dom på toppen er det ikke umulig at en senere kan brenne alt sammen gjennom på bare 12 timer. Det er svært raskt. Men la oss ta det fra begynnelsen.

Forberedelser til brenning

Kalkbrenning krever mye forberedelse, selv om det i vårt tilfelle bare dreier seg om «minibrenninger». Vi startet på onsdag, to dager før, med inspeksjon, reparasjon med lett kalkforsterket leiremørtel av det indre av ovnen, bygging av et lite hvelv av marmoren til brenning, Smillamarmor fra Hyllestad, samt opphogging med slegge og fylling: store biter (2-3 knyttnever) nederst, mindre biter oppover (til ca. ½ knyttneve). Trekkanaler i forkant ble utformet ved å sette ned trepinner i hjørnene og legge marmoren omkring disse. Ovnen blir ikke fylt ved å hive stein nedi, eldre forbilder viser at den skal fylles med omhu for å få nok fritt rom mellom steinbitene, slik at det blir nok trekk.

Totalt gikk det med 160 kg Smillamarmor, som vi hadde på lager. Så lot vi alt sammen stå over natten for at leiremørtelen vi brukte til reparasjon skulle sette seg.

På torsdag fyrte vi svært lett i 2-3 timer for å brenne av fukt i både ovn og marmor. Samtidig utførte vi tester med Smillamarmor brent tidligere («Julekalkbrenning», se https://per-storemyr.net/2021/01/03/julekalkbrenning-for-fortidsminneforeningen-et-bidrag-til-bygningsvernets-okologi/). Vi laget prøver av hotmix for mørtel til reparasjon av fuger i gamle steinbygninger, samt slemming og hvitting som vi testet ut på ovnene våre. Resultater av disse håndverksmessige testene er beskrevet under.

Opphogging av 160 kg marmor til brenning. Det tar lengre tid enn en skulle tro… Vesleovnen (hvit) og Storovnen i bakgrunnen

Opphogging av 160 kg marmor til brenning. Det tar lengre tid enn en skulle tro… Vesleovnen (hvit) og Storovnen i bakgrunnen

Enkelt hvelv av marmor over brennkammeret. Dette hviler delvis på ribber av ildfaststein, men ribbene er nå så preget av 13 brenninger at hvelv er nødvendig for å sikre at marmoren ikke ramler ned under brenning

Enkelt hvelv av marmor over brennkammeret. Dette hviler delvis på ribber av ildfaststein, men ribbene er nå så preget av 13 brenninger at hvelv er nødvendig for å sikre at marmoren ikke ramler ned under brenning

Fylling av ovnen, med trekkanaler i forkant (trepinner)

Fylling av ovnen, med trekkanaler i forkant (trepinner)

Fylling av marmor over ovnstoppen til en «dom»

Fylling av marmor over ovnstoppen til en «dom»

Dekking av «domen» med marmorplater

Dekking av «domen» med marmorplater

Ytterligere dekking av «domen» med marmorplater og lett brenning/forvarming for å få vekk fukt fra ovn og marmor, dagen før brenning

Ytterligere dekking av «domen» med marmorplater og lett brenning/forvarming for å få vekk fukt fra ovn og marmor, dagen før brenning

Brenningen

Vi startet brenningen kl. 9 på lørdag morgen. De første timene med rolig ilegg av bjørkeved slik at temperaturen i brennkammeret etter et par timer var på drøyt 700 grader. På toppen var det 5-600 grader, og til vår forbauselse var det høyere temperatur foran enn bak.

Vi skjønte umiddelbart at dette var forårsaket av at vi ikke hadde bygd trekkanaler i bakkant av ovnen – dette skulle prege brenningen helt til slutten. Utpå ettermiddagen hadde vi 850-900 grader både i brennkammeret og i forkant på toppen. Det var godt liv og gode flammer på toppen, til tross for litt «motvind» (vind fra sør), dessuten var det flott glød inne i «domen». Derfor murte vi domen fullstendig tett med kalkmørtel mellom 14 og 15, tok ut en del kull fra brennkammeret og startet med heftig fyring med furuved.

Men i bakkant fikk vi på grunn av trekkproblemene ikke opp temperaturen til mer enn 650-700 grader. Vi funderte mye, endre trekkforholdene ved å legge på små marmorbiter over kanalene i forkant, men ingenting hjalp. Derfor gjorde vi ca. kl. 21 på kvelden «kort prosess» og dekket absolutt hele ovnen på toppen, bortsett fra noen fliker i bakkant, med flere steinplater og kalkmørtel. Nå hadde vi så god glød og trekk at dette dreiv trekken bakover – og vi fikk umiddelbart høye nok temperaturer i bakkant, over 800-850 grader.

Allerede kl. 20-21, etter snaut 12 timer var alt i framkant av ovnen og store deler av «domen» helt gjennombrent, noe vi sjekket ved å ta ut en bit kalk for testlesking. Nå skulle det gå ytterligere ca. 5 timer før også det meste av kalken i bakkant av ovnen var gjennombrent. Ca. kl. 01:00 ble hele toppen fullstendig murt igjen med kalkmørtel, kun med noen små åpninger for trekk. Det første til at det fra kl. 2 om natta kom opp blåfiolette flammer over det hele av toppen – et sikkert, tradisjonelt tegn på at en kalkbrenning nærmer seg slutten. Slike flammer oppstår når det meste av CO2 i kalken er brent vekk og det er så høy temperatur at ovnen brenner «rent».

For sikkerhets skyld testlesket vi noen biter og avsluttet brenningen mellom kl. 2 og 3 på natta. Da hadde selv etternølerne tatt kvelden. Kalkbrenning i Hyllestad er alltid forbundet med en liten fest. Gjennom dagbrenningen kommer det gjerne folk innom, på kvelden er det «pub» og stor stas ved kalkovnen. Ild forbinder.

Fin «ring of fire» langs kanten av den lille «domen» etter 8-10 timers brenning

Fin «ring of fire» langs kanten av den lille «domen» etter 8-10 timers brenning

Nesten hele toppen av ovnen er murt igjen utpå natta for å tvinge trekken opp bak i ovnen

Nesten hele toppen av ovnen er murt igjen utpå natta for å tvinge trekken opp bak i ovnen

Det nærmer seg slutten av brenningen

Det nærmer seg slutten av brenningen

Den siste timen ble vi velsignet med blåfiolette flammer – den tradisjonelle indikasjonen på at brenningen snart er ferdig

Den siste timen ble vi velsignet med blåfiolette flammer – den tradisjonelle indikasjonen på at brenningen snart er ferdig

Lærdom

Lærdommen fra denne kalkbrenningen er åpenbar: En høy, etter hvert helt tildekket «dom» trekker opp varmen og holder på den. Samtidig er det i vår ovn nødvendig med bedre trekkforhold for å kunne brenne hele «ladningen» jevn og raskt. Derfor vil vi ved neste brenning bygge inn trekkanaler også i bakkant, men ellers holde på oppsettet vi nå hadde og holde vedforbruket på 0,6-0,7 kubikkmeter eller mindre

Nå var brenntiden 17-18 timer; vi har vært nede i 15-16 timer før, med trekkanaler også bak, men uten dom, og dermed også mindre utbytte av gjennombrent kalk. Med erfaringene fra denne brenningen håper vi å nå 12-14 timer neste gang, med dom og maksimal ladning på opp mot 200 kg marmor. Det blir ikke mye brent kalk, ca. 90 kg, men det er mer enn nok til å reparere en gammel grunnmur, kalke noen fjøs, reparere brannmurer og ildsteder i gamle hus. Det er slikt arbeid vi bruker kalkene våre på, for testing mot bruk ellers i kulturminnervernet, f.eks. på middelalderkirker i stein.

Rekonstruert temperaturdiagram. Vi hadde problemer med IR-måleren og har måttet rekonstruere temperaturutviklingen (se beskrivelse i diagrammet). Legg merke til hvordan det var vanskelig å få opp temperaturen bak i ovnen før toppen ble murt helt igjen foran

Rekonstruert temperaturdiagram. Vi hadde problemer med IR-måleren og har måttet rekonstruere temperaturutviklingen (se beskrivelse i diagrammet). Legg merke til hvordan det var vanskelig å få opp temperaturen bak i ovnen før toppen ble murt helt igjen foran. Her er hele loggen

Uttak av kalken

Et drøyt døgn etter brenningen, på søndag, var ovnen kjølnet såpass ned at det var å tide å ta ut brentkalken og lagre den i lufttette bøtter. Under uttaket sjekket vi vi hver enkelt stein for ubrente kjerner ved å kakke den opp med hammer. Det viste seg at 2-3 kilo av de største steinene i bakkant av ovnen ikke var gjennombrent, dvs. at utbyttet totalt var på ca. 97% eller snaut 90 kilo. (Her må en huske at kalken mister snaut halvparten av vekten sin ved brenning).

Toppen av ovnen er forsiktig fjernet og uttak av brentkalk fortsetter

Toppen av ovnen er forsiktig fjernet og uttak av brentkalk fortsetter

2-3 kg av de største steinene bak i ovnen hadde ubrente kjerner på grunn av den dårlige trekken vi hadde bak i ovnen over lang tid

2-3 kg av de største steinene bak i ovnen hadde ubrente kjerner på grunn av den dårlige trekken vi hadde bak i ovnen over lang tid

Testing av kalken

Testingen foregikk med Smillakalk vi tidligere har brent. Vi laget hotmix for prøveklosser til naturvitenskapelig analyse (mikroskopi) og fremstilte slemming og hvitting for å «shine opp» kalkovnene våre.

De første testene antydet at Smillakalken ikke er så lett å leske; den liker ikke å bli neddykket i vann for «koklesking» til slemming/hvitting; en må starte litt mer forsiktig, dynke forsiktig med vann før prosessen setter fart. Det vil si at en først lager seg en nokså tykk pasta som en da senere blander ut med vann.

Det er mulig denne oppførselen skyldes at Smillakalken nok er svakt hydraulisk. Det er en nokså uren kalk, med et kalkinnhold på trolig under 90%, noe som, avhengig av brenntemperatur, gir den et hydraulisk potensial. Se beskrivelse av kalken her: https://per-storemyr.net/2021/01/03/julekalkbrenning-for-fortidsminneforeningen-et-bidrag-til-bygningsvernets-okologi/.

Men selv om den er uren og kommer litt brunaktig ut fra ovnen, så gir den en svært fin, hvit kalk til slemming og hvitting. Kalken har en meget svak beige teint som gjør den velegnet for kalking av eldre murverk.

Også blanding av hotmix er litt anerledes for denne kalken enn for mange andre. Siden den er uren, trengs det «litt mer kalk og litt mindre vann» enn for mange andre kalker når en vil lage en «feit, tradisjonell blanding». Det vil si at en må være påpasselig med å ikke tilsette for mye vann, for da «renner» blandingen fort. Passer en på dette, så er det en utmerket kalk til mørtel, ikke minst fordi den lesker fort til pulver inne i sandhaugen for hotmixblandingen. Det gjør det også relativt lett å blande kalk og sand godt.

Alle tradisjonskalker oppfører seg litt forskjellig. Nå vet vi mer om Smillakalkens egenskaper; det blir spennende å etter hver se hvor bestanding den er over for vær og vind.

Lesking av Smillakalken. Som vi ser er kalken brun på overflaten, men blir hvit og fin ved lesking

Lesking av Smillakalken. Som vi ser er kalken brun på overflaten, men blir hvit og fin ved lesking

Slemming av Smillakalk. Vi ser tydelig alle urenhetene. Disse synker delvis til bunns i «malebøtta», men likevel vil det være mange slike mineralkorn som blir del av slemmingen på veggen

Slemming av Smillakalk. Vi ser tydelig alle urenhetene. Disse synker delvis til bunns i «malebøtta», men likevel vil det være mange slike mineralkorn som blir del av slemmingen på veggen

Storovnen i Kvernsteinsparken hvittet med ett strøk Smillakalk. Hvit og fin. Senere følger flere strøk

Storovnen i Kvernsteinsparken hvittet med ett strøk Smillakalk. Hvit og fin. Senere følger flere strøk

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 lime burning, Marble, 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 )

Google photo

You are commenting using your Google 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 )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.