Fint vintervær da vi fyrte opp kalkovnen på Lia ved Tvedestrand sist helg.

I gamle dager var det ikke uvanlig at en brant kalk på vinteren. For bønder hadde dette med årssyklusen i jordbruket å gjøre, men det kunne også være en fordel å brenne i kalde perioder med stabilt vær og gunstig vind. Sist helg prøvde vi oss på skikkelig, tradisjonell vinterbrenning i den lille kalkovnen på Lia ved Tvedestrand. Selv om det ikke var så lett å hogge bunnfrossen Brevikkalk før vi stablet den, og selv om vi måtte spa oss gjennom snøen inn til ovnen, så gikk det helt utmerket å brenne når vi først fikk temperaturen opp. Her er historien om vinterbrenning av en helt spesiell kalk – og historien og geologien til kalken selv.

Brevikkalkens historie

Om Brevikkalk ble brent om vinteren i riktig gamle dager vet vi ennå ikke. Vi vet heller ikke når kalkbrenning tok til ved Brevik. Men siden kalkstein var svært lett tilgjengelig i Grenland, ved Eidangerfjorden, Frierfjorden og Langesundfjorden, så må en anta at historien er lang og rik og muligens går helt tilbake til middelalderen. Kalkovner, trolig for bygningskalk, er nevnt i Trosvik ved Brevik på 1830-tallet, og den kjente geologen W.C. Brøgger skrev i 1884:

Wegen seiner reinen Beschaffenheit eignet er sich gut zum Kalkbrennen, und es sind deshalb auch früher eine Reihe von Kalköfen darauf angelegt, so bei Ås am Frierfjord, bei Trosvik in Brevik, bei Banåsen in Langesund. (På grunn av sin renhet egner kalksteinen seg godt til kalkbrenning og derfor lå det også tidligere en rekke kalkovner ved kalksteinslagene, slik som ved Ås langs Frierfjorden, ved Trosvik i Brevik og ved Baneåsen i Langesund.)

Her får vi altså vite at det fra gammelt av var mange kalkovner i distriktet fordi kalken ble betraktet som ren og derfor særlig egnet til kalkbrenning.

Ved overgangen til 1900-tallet brant man kalk i stor stil til flere formål for den fremadstormende industrien i Grenland – og sikkert også til jordbrukskalk. Dette var forløperne til Dalen Portland Cementfabrik som ble etablert i 1916 og som fortsatt bryter og brenner kalken til Portlandsement, sammen med flere tilsatsstoffer. Dagens Brevik Sementfabrikk har vært drevet av Norcem, som nå er blitt til Heidelberg Materials.

Vi, dvs. RAGG AS i faglig samarbeid med undertegnede, holder på å bygge opp et lite lager av brent Brevikkalk til neste sommers restaureringssesong. Vi får kalkråstoffet fra Heidelbergs store gruver i Dalen/Brevik og transporterer det til Tvedestrand. Brevikkalk er ikke en offisiell betegnelse, men et navn vi har valgt å benytte.

Eldre bilde av Trosvik i Brevik. Vi skimter en stor kalkovn innunder fjellet (Åsen). Stathelle er på andre siden av fjorden. I dag går den gamle Brevikbroa midt på bildet. Foto: Telemark Museum/Digitalt

Bruddvegg i enkrinittkalk (“Brevikkalk”) i Brevik by. Lagene heller mot øst. Foto: Holtedahl i “Kalkstensforekomster i Kristianiafeltet”, 1912

Eldre bilde av de store anleggene til Dalen Portland Cementfabrik. Foto: Telemark Museum/Digitalt Museum

Brevikkalkens geologi

Kalksteinen i Dalen/Brevik og omegn ble avsatt for ca. 450 millioner år siden i den geologiske perioden Ordovicium. Den ble tidligere kalt enkrinittkalk fordi den dels har et stort innhold av fossiler fra sjøliljestilker (enkrinitter). Nå betegner man den vanligvis Steinvikformasjonen.

Som Brøgger nevnte allerede i 1884, har deler av denne formasjonen ganske ren kalkstein, med gjennomsnittlig om lag 86% kalkspat (CaCO3). Men variasjonene i renhet kan være betydelige og det samme er påvirkning fra den voldsomme vulkanismen i den geologiske perioden Perm (250-300 millioner år siden). Den gang åpnet Osloriften seg og den intense varmen fra vulkanismen førte til at kalkstein som lå nær inntil ble regelrett «kokt og stekt» og omdannet til krystallin marmor. Dette kaller vi kontaktmetamorfose, i motsetning til mer generell regionalmetamorfose som har foregått på store dyp i jordskorpa og skapt marmorforekomster f.eks. på Vestlandet og i Trøndelag.

Brøggers geologiske kart over Grenland fra 1884. Enkrinittkalken eller Steinvikformasjonen er uthevet med blått.

Utsnitt av Brøggers geologiske kart over Grenland fra 1884, Vi ser Brevik-Trosvik-Dalen-Kjørholt-området. Steinvikformasjonen i blått.

I gamle dagbrudd på landejorda ved Kjørholt, rett nord for Dalen, kan man lett se massevis av sjøliljestilker i kalksteinen, men også umiskjennelige trekk av kontaktmetamorfosen. Etter hvert som behovet for kalkstein økte, etablerte man store gruver under Eidangerfjorden, mot larvikittmassivene fra Perm på den andre siden av fjorden. Kalklagene ligger svakt skrånende mot øst og jo nærmere man kommer larvikitten, jo mer omvandlet er kalksteinen. I gruvene finner man dessuten flere steder såkalte druserom med svære krystaller av kalkspat.

Kalksteinen vi benytter til tradisjonell kalkbrenning er blågrå med anslått ca. 90% kalkspat; en såkalt «typekalk» i Heidelbergs terminologi. Den er sterkt kontaktmetamorf, inneholder ikke synlige fossiler og er dermed en kalkspatmarmor. Her er det ikke store kalkspatkrystaller, mest er marmoren tett og finkornet, men den kan av og til ha lyse årer som er grovere i kornet og der en lett kan se kalkspatens krystallform. Her og der gjennomskjæres marmoren av tynne lag med grålig og brunlig hornfels. Dette er leirskifer og urene partier i kalksteinen som også har blitt kraftig omdannet ved kontaktmetamorfosen.

Det er bare små mengder hornfels i kalken og biter med tykkere lag sorterer vi vekk før materialet brennes (eller vi forkaster dem etter brenning). Små mengder av mineraler som amfibol, pyroksen, glimmer, kloritt og feltspat opptrer som “forurensning” i marmoren. Sammen med hornfels kan disse ved kalkbrenningen skape små mengder hydrauliske mineraler («klinkermineraler»). Men det er trolig et visst innhold av grafitt som gir kalken den blågrå fargen. Grafitt brennes stort sett vekk ved kalkbrenning og kalken blir derfor nær hvit.

Del av det gigantiske undergrunnsbruddet i kalkstein til Heidelberg Materials. Her er vi langt under Eidangerfjorden.

Brevikkalk er en kontaktmetamorf kalkstein – en marmor med kalkspatkrystaller. Den tette, krystalline strukturen gjør den til en “seigbrent” kalk. Mikrobilde, polarisasjonsmikroskop, krysspolarisert lys. Her fra et svært rent parti.

Typiske, gråblå, ganske rene biter av Brevikkalk før de brennes.

Nærbilde av Brevikkalk. Fossiler er ikke synlige fordi kontaktmetamorfosen har vært så sterkt at steinen har blitt en marmor. Tynt lag av hornfels øverst (mm-skala)

Brevikkalk med grovkornet åre av hvit marmor og et tynt, mørkt lag av hornfels (mm-skala)

Del av de gamle dagbruddene på Kjørholt. Her er kalksteinen bare delvis kontaktmetamorfosert og fossiler er synlige.

Kalksteinen på Kjørholt med karakteristiske, runde fragmenter av sjøliljestilker – enkrinitter (mm-skala)

Hvorfor Brevikkalk?

Vi har valgt Brevikkalk til tradisjonsbrenning fordi den har en lang brukshistorie før den ble benyttet til sementproduksjon. Vi kjenner ennå ikke eldre bygninger hvor den er benyttet, men egen analyseerfaring (tynnslipmikroskopi) antyder at mer eller mindre kontaktmetamorfe kalker av ennå ukjent opprinnelse er brukt til kalkmørtel helt tilbake til middelalderen i eller nær Oslofeltet (bl.a. på Hedrum kirke ved Larvik og muligens på Nikolaikirken på Hadeland).

Vi ønsket oss videre en relativt ren kalk som ikke sprekker opp eller pulveriserer ved brenning og dessuten bare gir veldig svake hydrauliske egenskaper og som derfor kan brukes som en «allround kalk» i restaurering: til fuging, pussing og hvitting. Derfor er fargen på kalken også viktig: Brent Brevikkalk er hvit, men med en tydelig teint av gulbeige, altså en farge nær mange kalker som er benyttet historisk.

Tilgjengelighet og kort transport er også viktig for oss. Det letter arbeidet når vi kan få ubegrensede mengder av råstoff oppknust til større og mindre blokker bare en times vei fra Tvedestrand.

Typisk utseende på godt brente stykker av Brevikkalk

Brent Brevikkalk med tynt lag av hornfels (mm-skala).

Makrobilde av brent Brevikkalk med tydelige “avtrykk” etter kalkspatkrystaller.

Brent Brevikkalk med grovere åre av “avtrykk” av kalkspatkrystaller og tynn åre med hornfels (mm-skala).

Typisk mørtel som vi har laget av Brevikkalk. Hotmix, blandingsforhold ca. 1:1.

Den typiske hvite, litt gyldne, gulbeige fargen på hviting av Brevikkalk

Fylling av kalkovnen

Hvordan kalkovnen på Lia er konstruert, hvordan hvelv for brennkammer blir bygd og hvordan ovnen fylles med råstoff har vi beskrevet tidligere, i rapporter fra den første brenningen i juni 2023 og fra et kalkkurs i oktober 2023.

Denne gangen fylte vi den sylindriske halvttonnsovnen rett før jul (2023), da det var bunnfrossen mark og lite snø. Det medførte at den lagrede steinen var frosset, også fast til marken. Det er arbeidskrevende å splitte og hogge opp frossen stein for tilpasning til hvelv og for mindre og mindre biter oppover i ovnen – mye mer krevende enn om sommeren. Egentlig bør man altså gjøre slikt arbeid i den varme årstiden, slik at materialet ligger klart til vinterbrenning.

Siden vi ved den siste brenningen hadde problemer med trekk, bygde vi inn trekkanaler, to foran og to bak. Det skulle vise seg at dette fungerte bra, men at vi ikke hadde tenkt på noe vesentlig, nemlig å bygge kanaler også på sidene. For her fikk vi «dødsoner» ved brenningen, dvs. soner der det var vanskelig å få opp temperaturen til de nødvendige 850-900 grader.

Hvelvet er etablert og fylling omkring trekkanalene kan starte.

Godt arbeid utført!

Ferdig fylt ovn fyres kort opp for å sjekke trekken.

Brenning

Det kom ekstreme snømengder på Sørlandet rundt årsskiftet. Derfor måtte vi utsette brenningen til andre helga i januar 2024. Uten forvarming startet vi opp rundt middagstider lørdag 13. etter å ha spadd oss inn til ovnen. Ut fra erfaring regnet vi med å holde på 15-20 timer. Vi har tidligere fyrt med ulike typer granved, som også denne gangen utgjorde basisen, sammen med noe blandingsved. Veden var stort sett tørr og fin.

Som vanlig fyrte vi lett i starten for ikke å få for mye oppsprekking av ovn og kalkladning. Dette gikk fint, trekken var god og etter å ha reparert ovnssprekker med kalkmørtel, kunne vi begynne å fyre intenst etter 3-4 timer. For å få så jevn temperatur som mulig, regulerte vi trekken ved å legge murstein på toppen av trekkanalene.

Men det var åpenbart at kulda og den bunnfrosne marka hadde innflytelse på brenningen. Det tok lengre tid enn om sommeren å få tilsvarende varme på utsiden av og omkring ovnen. Med andre ord gikk det mye energi til å varme opp «omgivelsene».

Utpå kvelden hadde vi jevne flammer og fin glød på toppen, dels unntatt i dødsonene på sidene av ovnen. For å holde dette og unngå for mye uttak av kull fra fyrkammeret la vi ikke på et tett topplokk, men forhøyde ringen med murstein rundt toppen og sjonglerte ellers med murstein for å dempe flammer, regulere trekk og unngå for mye varmetap.

I 3-tiden på natta var vi dyktig slitne og etter å ha testet en kalkstein på toppen og konstatert at den var 50-60% gjennombrent, valgte vi å avslutte – med den antakelse at vi nok hadde 80% godt brent og ville bruke uforholdsmessig mye energi på å gjennombrenne alt.

Et lite, men funksjonelt anlegg i dypsnøen. Foto: Tarald Storemyr

God fyr i ovnen og det er tid for å reparere sprekker med kalkmørtel.

Varmefordelingen i ovnen er ganske god.

Etter hvert nær kontinuerlig ilegg av ved for å holde temperaturen oppe.

Det nærmer seg avslutning.

Uttak av brentkalk og lærdom av brenningen

Kulda medførte at ovnen kjølte seg utrolig fort ned; etter 10-12 timer var det knapt lunk igjen. Ved uttak, kvalitetskontroll (oppkakking av hver bit) og sortering, viste det seg at antakelsen vår var riktig – utbyttet ble 70-80%.

Lærdommen er at det er fint å brenne i stabilt, kaldt vintervær, men man bør klargjøre råstoffet bedre enn vi gjorde, helst oppbevare det under tak. Dessuten må man beregne mer tid enn ved en sommerbrenning. Det krever rett og slett mer energi å få opp temperaturen fra bunnfrosne omgivelser. I vårt tilfelle kunne vi ha satt på et lag med «forbrennere» en 5-6 timer før «den egentlige» brenningen startet. Dessuten burde vi ha tenkt på dødsoner i ovnen ved konstruksjon av trekkanaler. I tillegg hadde vi helt glemt å legge fram all skifersteinen vi normalt benytter til topplokk på ovnen under brenning. Den skiferen lå bunnfrossen under en stor snøhaug… Alt krever litt mer forberedelser om vinteren.

En annen, viktig faktor er hvor lett – eller vanskelig – råstoffet er å brenne. Brevikkalk er en tett, krystallin marmor. Den er mye mindre porøs enn en normal kalkstein. Dette betyr at CO2-gass som frigjøres ved brenning har en enklere vei ut av kalkstein. En må altså generelt beregne mer tid ved brenning av marmor.

Den brente kalken klar til å tas ut av ovnen.

Kalken kakkes opp. De med ubrente kjerner blir forkastet.

Kalken pakkes i tette tønner.

Til sist…

Kalkbrennere denne gang var Tarald Storemyr og undertegnede. Tor Granerud ordnet 2 storsekker 60 cm ved fra Lia-gården. Takk til Kjersti Vrålstad i Heidelberg Materials for tilgang til Brevikkalk. Kalkovnen på Lia er bygd og eid av RAGG AS. Den brente Brevikkalken er under uttesting som fuge- og pussmørtel, samt slemming og hvitting i flere prøvefelt på bl.a. kirkemurer. Naturvitenskapelige analyser av råstoff og mørtler gjennomføres også for å lære enda mer om kalkens egenskaper.

Tekst og foto, der ikke annet er nevnt: Per Storemyr

Litteratur

Tidligere rapporter om tradisjonsbrenning av Brevikkalk

• Kalkbrennerkurs i Tvedestrand for Fortidsminneforeningen
• Mangfold i kalk: Nå også kalkbrenning på Sørlandet!

Geologi og historie

• Bjørlykke, K.O. 1914. Kalk og Mergel. Det kgl. selskap for Norges vels jordbundsutvalg
• Brøgger, W.C. 1984. Spaltenverwerfungen in der Gegend Langesund-Skien. Nyt Magazin for Naturvidenskaberne. 28, 3-4, 253-419
• Harland, T. L. 1980. The Middle Ordovician of the Oslo Region, Norway, 28. Lithostratigraphy of the Steinvika Limestone Formation, Langesund-Skien district. Norsk Geologisk Tidsskrift, 60, 269-278
• Harstad, A.O. 2000. Dalen Gruver og Bjørntvet Kalksteinsbrudd. I: Carstens, H. (red.). …bygger i berge. Norsk bergindustriforening, 176-179
• Harstad, A.O. et al. 2018. Deponi for nøytralisert og stabilisert uorganisk farlig avfall i Dalen gruve, Brevik. NGI rapport 20160127-01-R
• Holtedahl, O. 1912. Kalkstensforekomster i Kristianiafeltet. NGU. 63
• Nordrum, F.S. 2008. Dalen-Kjørholt kalksteinsgruve. Store drusefunn 2007-2008. Stein. 35, 8-15
• Schilbred, C.S. 1946. Brevik gjennom tidene. 1. Grøndahl