Det er ikke bare hardt arbeid å brenne kalk

Tradisjonell kalkbrenning med ved, for å lage spesialkalk til restaurering av gamle steinbygninger, foregår i Europa gjerne i sylinderovner med kapasitet fra 5-6 tonn til drøyt 20 tonn. Da må en regne med å brenne i 3-4 døgn til opp mot en uke. Det må fyres hele tiden, så dette er en krevende jobb som bare kan gjøres med et godt samkjørt team. Når det er knapphet på tid og folk, kan en brenne i små ovner med kapasitet på et par hundre kilo til et snaut tonn. Da vil brenntiden normalt variere fra bare 10 til 24 timer. Men det er ikke alltid lett, for mange faktorer virker inn på brenningens effektivitet. Det har vi fått merke gjennom det siste årets 6 brenninger i den lille halvttonnsovnen til RAGG AS på Lia i Tvedestrand. Her er en innføring i ovnens og kalkbrenningens «hemmeligheter».

Sylinderovnen på Lia er bygd av Anders Oppegaard som en «testovn», der en kan brenne ulike råstoffer innen rimelig tid. Ovnen har maks. råstoffkapasitet på snaut 500 kg som ved maksimalt utbytte gir ca. 250 kg ferdig, brent kalk. Det er ikke mye, men likevel skal det ikke mer enn 4-5 brenninger til før en har nok brentkalk til å f.eks. kunne restaurere en liten middelalderkirke med akkurat den spesialtilpassede kalken en ønsker seg. Brenningene på Lia er tidligere rapportert i tre artikler på denne nettsiden, i juni og oktober 2023 og i januar 2024. Gjennom vinteren og våren 2024 har vi brent ytterligere tre ganger. Arbeidet har foregått systematisk, det er ført protokoller og gjort fotodokumentasjon av alle ledd i prosessene. Råstoff, brentkalk og testmørtler er også analysert. Dessuten er det opprettet prøvefelter på ulike steder med mørtlene.

Denne artikkelen gjengir erfaringene vi har fått og er også ment som en innføring i tradisjonell kalkbrenning i små ovner. Artikkelen tar dessuten inn praktisk erfaring fra 40-50 brenninger i andre, større og mindre ovner (Hyllestad, Mosterhamn, Helgøya og Hamar), spesielt gjennom mangeårig samarbeid med Tore Granmo. Artikkelen handler altså om brenning i små “kopier” av tradisjonelle sylinderovner, dvs. at arbeidet har noe preg av eksperimentell arkeologi. Det er ingenting i veien for at en kan brenne i andre ovnstyper eller i miler. Men det er en annen historie.

Små og store, tradisjonelle sylinderovner, som ofte er litt ovale i grunnplan og noen ganger kan være firkantede, som noen nye småovner i Norge, er alle bygget etter samme prinsipp: Man etablerer et hvelv av råstoffet som skal brennes for å definere brennkammeret og oppå stabler man stykker av det samme råstoffet. Store stykker nederst, ofte mindre og mindre oppover, for varmen avtar oppover og man har ikke så lang tid som i bunnen til å få gjennombrent steinene. Men der slutter likheten, for ovnene kan bygges med mange typer materialer og på høyst ulike steder.

Liaovnen er en liten sylinderovn med kapasitet til ca. et halvt tonn råstoff

Om små og store ovner

Det er ovnsstørrelse og brenntid som definerer mye av logistikken og arbeidsinnsatsen som trengs ved kalkbrenning. Etter den første brenningen sommeren 2023 har vi på Lia satt brenntiden til ca. 16 timer, slik at en person som liker lange økter og nattarbeid prinsipielt kan utføre jobben alene. Men kalkbrenning er tradisjonelt et svært sosialt håndverk og selv om en person kan være ansvarlig og «gjøre brennejobben», vil det nesten alltid være folk til stede som hjelper til, om en brenner i store eller små ovner. De 16 timene inkluderer ikke for- og etterarbeid og transport.

Forarbeidet består bl.a. i å skaffe råstoff og ved, bygge brennhvelv, fylle ovnen og tørke ut råstoffet, mens det er tømming av ovnen og kvalitetssikring av brentkalken som utgjør etterarbeidet. Steinbrytning og vedhogst kan naturligvis være arbeidskrevende og kostbart, men disse temaene tas ikke opp her. Har en råstoff og brensel liggende ved ovnen, tar for- og etterarbeid på Lia totalt en snau arbeidsdag for en person. Det vil si at en for hver brennesyklus må regne med drøyt 3 dagsverk.

Om en trenger større mengder kalk, virker brenning i en slik, liten ovn ved første øyekast å være ekstremt ineffektivt sett i forhold til å brenne i en stor ovn, lik i «gamle dager». Men om en ser på tidsforbruk, kan en beregne at det teoretisk går med 80-90 dagsverk for å brenne 5 tonn ferdig kalk i ovnen på Lia, mens det i en stor 10-tonnsovn (som kan gi ca. 5 tonn ferdig kalk) faktisk trengs opp til 40 dagsverk. Dette er fordi en må ha et team på 3 personer når en brenner i en så stor ovn (noen og enhver må av og til sove!). Vedforbruket er ikke nødvendigvis svært mye større i en liten ovn. På Lia trenger vi ca. 1,5 kubikk (stablet) for hver brenning, dvs. ca. 40 kubikk for 5 tonn ferdig kalk. I en stor ovn må en regne med i størrelsesorden 30 kubikk for en brenning som gir 5 tonn kalk.

Fordelen med en liten ovn er altså at en ikke trenger et helt team til å gjøre jobben. Men det er naturligvis ikke bærekraftig å holde på gjennom 20-25 brenninger for å lage bare 5 tonn kalk! Om en imidlertid brenner i 3 slike småovner samtidig, noe som teoretisk også kan gjøres av en person, trengs det bare 7-9 brenninger og under 30 dagsverk, og da ser en at det begynner å bli interessant å tenke på å brenne i «ovnsbatterier». Å bygge 3 småovner er dessuten sannsynligvis enklere enn å bygge en svær ovn. Slike «batterier», men med store ovner, finner man mange spor av helt tilbake til romertiden i Europa, bl.a. i Iversheim i Tyskland og Enns i Østerrike. I Sverige brenner Målarkalk nå i et batteri med tre mellomstore ovner.

Alt dette viser at det er viktig å regne på ovnsstørrelse og den arbeidsinnsats som kreves før en i dag går i gang med å bygge tradisjonelle kalkovner for småproduksjon som går utover testbrenning. I «gamle dager», da arbeidskraft var billig, var ikke dette av samme betydning. For noen kan det optimale for å produsere 5 tonn brentkalk med kun to kalkbrennere tilgjengelig muligens være to ovner med kapasitet på 2,5 tonn råstoff. Ved ca. 30 timers brenntid vil en da trenge om lag 70-80 timer (inkl. for/etterarbeid) fordelt på to brenneomganger. Det er bare 10 dagsverk.

Liaovnen er bygd mot en liten skrent og bakrommet er fylt med masser for lett tilgang til toppen og for isolering. Men det gjør også ovnen sårbar for fukt. Her fra fylling av ovnen om sommeren.

Om stedsvalg

Men uansett hvor mye en regner på slikt, må en ha ovner som fungerer, og da er stedsvalget første punkt. På Lia har vi bygd den sylindriske ovnen mot en sørvendt liten skrent og fylt det bakenforliggende området med stein, grus og jord slik at det blir som en bakke. Det var veldig vanlig å grave ovnene delvis ned i en bakke i gamle dager. Da fikk man lett tilgang til ovnstoppen for fylling, tildekking og uttak, i tillegg til at massene rundt ovnen isolerer.

Men om bakken ikke er godt drenert, er slike ovner svært sårbare overfor fukt. Det har vi fått merke på høsten, vinteren og våren. På Lia tar det ofte veldig lang tid å tørke ut området omkring brennkammeret, noe som påvirker brenningen, krever regelmessig uttak av kull og aske og reduserer utbyttet/øker brenntiden. Mye av energien går med til å tørke opp bakken og ovnskonstruksjonen.

Plasseringen av ovnen i en sørvendt skråning var den beste muligheten vi hadde på Lia. Men den er ikke gunstig i forhold til vindretningen, som oftest er enten sørvestlig eller nordøstlig. Selv om ovnen er tildekket med presenning på enkelt stillas (for å holde direkte nedbør unna), får vi vinden inn på «tvers» av ovnen og ikke direkte mot fyråpningen, noe som generelt ville ha lettet fyringen. Ved mye vind fra øst eller vest, sist i april 2024, får vi turbulente forhold over toppen av ovnen, det kan «slå ned», spesielt i første del av brenningen, før varmen sørger for egendynamikk i ovnen. Mer vind gir for oss altså generelt dårligere utbytte (eller man må brenne lengre).

Siden fukt i bakken og vindretning har mye å si for effektiviteten til en liten kalkovn, bør slike forhold vurderes grundig før en starter med ovnsbygging. Det kan være enklere og bedre å bygge en frittstående ovn, og man kan også tenke seg to eller tre fyråpninger som kan åpnes og stenges alt etter vindretning. Det var ikke uvanlig med flere fyråpninger i frittstående sylinderovner i gamle dager. Men vi vet ikke om dette var for å lette uttak av kull og aske eller om det hadde med vindretninger å gjøre.

Men ellers har ikke det eksakte stedsvalget så mye å bety. Det kan være et sted med god tilgang på råstoff, eller god tilgang på ved – eller det må ha en gunstig beliggenhet for transport av materialer. Man finner alle varianter gjennom historien: Plassering ved kalkbruddet var vanligst, men også byggeplasser, altså stedet der kalken skulle brukes, steder der det var god vedtilgang og steder med god havn nær et marked ble benyttet.

Store sprekker tettes med kalkmørtel mens oven er i drift

Om ovnskonstruksjon

Store, gamle sylinderovner i Europa, og mange av de som fremdeles drives, bl.a. i alpelandene og på Balkan, var gjerne enkelt bygd, som steinsatte sider av et hull i bakken, fuget med leire/jordmørtel og med forkanten bygd opp som en leirefuget (eller kanskje kalkfuget), enkel eller dobbel natursteinsmur med ofte buet åpning til fyrkammeret. Men ovnene kan også være mer intrikat bygd med f.eks. utbulende vegger halvveis opp og innsnevring mot topp og bunn (tønneformet), noe som hjelper på varmefordelingen. Frittstående varianter av slike ovner var nok også mer forseggjorte, med dobbeltmurer og mellomrommet fylt med sand/grus for isolering og for at konstruksjonen skulle ha «noe å gå på» ved varmeutvidelsen.

Steinvalget har ikke så mye å si, da leirefuger og leireklining/leirepussing vil beskytte mot varmen, men det er naturligvis en fordel med så ildfaste stein som mulig, f.eks. kalkstein eller sandstein. Slike ovner trenger mye, men enkelt vedlikehold. I mer moderne tid har man ofte unngått det hyppige vedlikeholdet ved å benytte ildfaststein som indre foring i ovnene (som på Gotland). Man kan altså utføre mange brenninger før man må ta et skikkelig tak i en etter hvert temmelig oppsprukket ovn.

Mindre ovner kan bygges etter de samme prinsippene, men i Norge har man de siste årene gjerne valgt enklere og raskere byggemåter med bl.a. firkantovner, teglstein og ildfaststein (Hamar, Hyllestad, Trondheim). Lia-ovnen er enkelt bygd med kun ensteinsvegger av gjenbrukt ildfaststein og leirefuger. Den voldsomme oppsprekkingen man opplever bøtes på med å jevnlig spekke og slemme med leire eller kalk og ved et strammebånd rundt ovnen.

Noen bygger inn en kanal med jernrist i bunnen av brennkammeret for å lette på trekken. Dermed kan kull og aske som faller ned i kanalen rakes ut med jevne mellomrom. Når en fyrte i store ovner med lang ved, kan en ha benyttet både mindre fyråpninger og en tversoverliggende jernstang montert litt inn i ovnsåpningen for å “løfte” opp veden i fremkant, men så vidt vi vet var det ikke vanlig med bunnrist i riktig gamle dager. Det kan imidlertid bli fryktelig varmt med rist, så en må passe på å ikke fyre altfor hardt. Mange studier har vist at svakt hydraulisk og luftherdende tradisjonskalk har en tendens til å bli «best» om brenntemperaturen ikke går langt over 1000 grader, flere vil si at 900 grader er den ideelle temperaturen. Men her er meningene delte, og det har ganske sikkert å gjøre med at kalkråstoffene var og er svært mangfoldige.

Hvelvet er bygd og små stokker satt inn der trekkanalene skal bygges gjennom råstoffladningen.

Om hvelv og fylling

Å bygge brennkammerhvelv er ikke så vanskelig som en skulle tro. Den viktigste grunnen er at de fleste kalksteiner og marmorer (men ikke alle!) holder godt på formen når temperaturen kryper over 1000 grader. Dermed kan en bygge hvelv som i en vestlandsk potetkjeller, som et enkelt brohvelv eller ved å sette store stein på høykant over en bred, steinsatt «kanal», som man bl.a. gjør på Gotland. Men en må følge de urgamle prinsippene for hvelvbygging, noen stein med sprekk eller satt feil – og en kan risikere kollaps, alle kalkbrenneres mareritt, selv om trykket fra ladningen over normalt vil hindre dette. Fra de mange dusin brenningene vi har god kjennskap til, har kollaps bare skjedd en gang i Norge de siste 10 årene.

I små ovner er det vanskelig å bygge brennkammer der råstoffblokkene definerer både «vegger», anlegg til hvelv og hvelvet selv. Til det er plassen for trang. Derfor må en legge an hvelvet på en utstikkende kant langs ovnsperiferien. På Lia bruker vi «ribber» av løst satte ildfaststein som forskaling (og sikkerhet mot kollaps) på den utstikkende kanten og bygger et selvbærende brohvelv oppå disse. Alt sammen håndteres fra toppen av ovnen.

Brennkammeret bør være stort, gjerne 1/3 eller mer av den totale ovnsstørrelsen, for å få inn mye ved og dermed nok energi. Men kammeret defineres også av forholdet mellom høyde og diameter på ovnen. Tradisjonelt har sylinderovner en diameter som bare er litt mindre enn høyden; det er for å få en så god vertikal varmefordeling som mulig. På Lia er diameteren på ca. 60 cm mindre enn høyden på ca. 120 cm. Vi har løst det ved å legge an hvelvet slik at «fyllingskammeret» er litt høyere enn brennkammeret, som igjen har litt mindre diameter. Fyrkammeret er også utvidet med et ganske stort forkammer.

Forkammeret hjelper for å få bedre varmefordeling i ovnen. Et notorisk problem i slike ovner er at trekken har en tendens til å «stikke av» i bakkant, dermed kan det lett bli mye varmere bak enn foran. Med et forkammer kan man fyre langt foran og slik hjelpe til med å få temperaturen opp i framkant. For å ytterligere sikre god trekk og varmefordeling kan en bygge inn vertikale trekkanaler i råstoffladningen oppå hvelvet. Særlig i starten av en brenning har dette mye å si for å raskt få opp temperaturen. Slike kanaler har da også lang tradisjon i store ovner, bl.a. i alpelandene, der en bruker tykke trestokker som snart brenner opp og etterlater seg hull.

På Lia har vi erfart at smale kanaler i hver himmelretning er det beste, dvs. at trekken kan tvinges opp langs periferien av hele ovnen. Slik unngår vi «dødsoner» langs kantene; i midten (og bak) blir det uansett alltid varmt nok. Vi passer på å sette steinene omkring kanalene på høykant og slik at de ikke kan falle ned og tette under brenning. Så kan en fra toppen bruke stein til å delvis legge over de passende kanalene for å regulere trekken – som en lett ser ved hvor flammene i ovnen befinner seg.

Men som ved store ovner i Romania, kan en også droppe kanaler og heller satse på å brenne ganske store stein (men fortsatt med minskende størrelse oppover) som naturlig vil gi større rom for trekk gjennom råstoffladningen. Så kan man om nødvendig regulere trekken ved suksessivt å dekke til toppen. Det er litt smak og behag. På Lia fyller vi med stadig mindre steinstørrelse, fra de opp til 10-15 kilos tunge hvelvblokkene til halvknyttnevestore stykker på toppen. En må imidlertid alltid passe på å ikke pakke for tett. Selv med kanaler kan ovnen da få litt dårlig trekk. Det opplevde vi bl.a. ved den siste brenningen i april 2024.

Flammene begynner å slå godt gjennom og det er snart tid for å starte tildekking av ovnstoppen. Men ennå er det for tidlig.

Om «å treffe» med tildekking

Har man søkkvått råstoff og søkkvåt ovn, må man passe på å ikke fyre for hardt i starten. Da kan det bli altfor mye oppsprekking når fukten skal ut. Men ved gode, tørre forhold er det liten fare for å få problemer om en raskt starter «sprengfyring». Et triks er kortvarig oppfyring dagen før brenning for å tørke ovn og råstoff. Dette er vår erfaring med små ovner, men selvsagt er det annerledes ved store ovner, som sjelden er tørre når fyringen starter og der opptørking kan ta mange, mange timer.

Vi har hatt brenninger med veldig våt ovn og råstoff på Lia, noe som kan gi formidabel røykutvikling i starten. Men det roer seg gjerne raskt. Deretter kan det fyres hardt, men ikke så hardt at det fort bygger seg opp store lag av kull og aske i brennkammeret. Når en må fjerne kullet synker temperaturen drastisk og en må bruke tid på få den opp igjen. Generelt må en være varsom med fjerning av kull, det kan være bedre å la det brenne litt ned og forsiktig fyre videre inntil det igjen er nok plass for videre sprengfyring. Men noen ganger er det helt nødvendig for å piffe opp. Alt etter situasjonen har vi ved de seks brenningene på Lia tatt ut kull fra 0 til 5 ganger. Dette er en god indikator på hvor bra brenningene har gått, jo mindre kulluttak, jo bedre.

I tillegg til trekkregulering ved delvis tildekking/avdekking over kanalene, har vi erfart at det viktigste under en brenning dreier seg om å velge det rette tidspunktet for å dekke til mesteparten av ovnen på toppen. Tildekking er nødvendig for å «holde på varmen» og kan tradisjonelt gjøres på mange måter, med leire- eller kalkmørtel, eller ved legging av stein av ulikt slag. Noen bruker i dag også bare en stor, ildfast plate av moderne materialer på små ovner, andre benytter seg av pipehatt på større ovner, men slike innretninger ble nok ikke brukt i gamle dager.

På store ovner lar man det tradisjonelt bli igjen en utildekket ring rundt periferien for god trekkregulering og varmefordeling. På Lia bruker vi murstein og lager også en høy ring av murstein rundt toppen, ofte kjegleformet, for å redusere den avkjølende effekten av vind og etter hvert få en pipeeffekt.

Tidspunktet for tildekking er vanskelig å bedømme, men i en liten ovn bør det ikke gjøres før ordentlige flammer har «kommet gjennom», etter at det først vil være en periode med stikkflammer opp kanalene. Ordentlig gjennomslag har en når røykgassene tar fyr; dvs. fordi gløden/temperaturen begynner å komme godt opp i råstoffladningen. Rød glød har en allerede ved 5-600 grader og en kan lett se den f.eks. nedover langs trekkanalene. Det er bedre å vente til en har gode og relativt stabile flammer enn å dekke til for tidlig, for da risikerer en å strupe trekken i store deler av ovnen. Flammene vil variere med ilegg av ved; etter noen timer kommer de regelmessig opp over store deler av ovnstoppen rett etter hvert ilegg, for så å dø ut igjen. Er ikke dette mønsteret stabilt, bør en vente med tildekking.

Har en truffet med tildekkingen, er det lite som kan gå galt og en kan sprengfyre gjennom den tiden man har til rådighet eller til alt er gjennombrent. En kan også øke tykkelsen på tildekkingen for å isolere bedre, f.eks. ved å legge på mer stein. Men det må alltid være rom for god trekk. Har en dekket til for mye, vil man ikke få god forbrenning av veden, temperaturen synker og det dannes både for mye røyk og kull. Selv etter fem brenninger på Lia gjorde vi en feil og dekket til for mye – resultatet var dårligere utbytte. Det er ved slike feil en lærer seg ovnen å kjenne. For ingen ovner er like og det kreves ofte mange brenninger i hver enkelt ovn for å optimalisere brennforløpet.

Fyring med kubber på kryss og tvers i hele ovnsåpningen for å trekke varmen lengre foran i ovnen

Om fyringens kunst

Det er ikke alle forunt å kunne glede seg over den intense strålevarmen som slår mot en ved ilegg av ved. Mange vil derfor nøye seg med å kaste inn veden så den blir liggende som en haug i ovnen. Dette kan gå greit, men det gir ikke den beste oksygentilførselen til hver enkelt vedkubbe og dermed kan brenntiden gå opp. Det går helt greit å fyre med vanlige 30 cm kubber i en liten ovn, men 60 cm er bedre og lettere. Store kalkovner fyres best med spesialtilpassede lengder, gjerne 120 cm kløyvd virke. «Etterkløyving» er alltid viktig. Tykke kubber brenner dårlig!

Med erfaring vil en ta på seg sveisehansker og lære seg å pent legge veden inn foran i ovnen, på kryss og tvers med store mellomrom mellom hver kubbe, og så etter hvert skyve de innover med egnet redskap (spade, jernstang) slik at de plasseres der det er «behov». Det er varmt, ja, men det bedrer brennforløpet, gir mindre uttak av kull og aske og generelt mindre røykutvikling. Som nevnt over, skal en godt fyrt kalkovn etter den første opptørking av fukt ikke gi mye røyk.

Ilegg bør sjelden skje før flammene på toppen av ovnen igjen legger seg. Det kan ta fra 5 til 20 minutter, alt etter størrelsen på ovnen og mengde ved som legges inn. Noen velger å fyre med lukket fyråpning i både store og små ovner, dvs. dekke den til med en jernplate e.l. etter hvert ilegg av ved. Dette kan være gunstig for trekken, og vi har prøvd det mange ganger, sist i timevis på Lia i april 2024. Men det gir ikke den helt store effekten og vi synes også det er lettere å kontrollere brennforløpet når en hele tiden kan se inn i kammeret. Dessuten er det triveligere. Noen ganger har vi erfart at en «ovnsdør» kan bidra til at det kommer mindre «kald» luft inn langs toppen av fyråpningen og bedrer forholdene helt fremme i råstoffladningen. Men dette kan også reguleres ved å plassere ved (på kryss og tvers) helt opp til toppen av åpningen.

Ovnen brenner og ved etterkløyves

Om vedtype

Vi har fyrt med ulike vedtyper på Lia: gran, bjørk, svartor og litt furu – alt etter hva som har vært tilgjengelig. Så lenge veden er tørr, ikke mer enn 16-17% fukt, og kubbene små nok går det ikke så verst å brenne med alle disse typene, unntatt svartor. Svartor har liten energitetthet og selv om den kan brenne rimelig godt, så blir det lite futt. Bjørk har moderat energitetthet, gir «rolig» brenning, men kan skape en del kull og aske. Gran har ganske liten energitetthet, men det oppveies av den voldsomme futten og lite kull og aske.

Furu har energitetthet omtrent som bjørk, litt lavere futt enn gran og er den vedtypen vi har best erfaring med til kalkbrenning i Norge. Det er også den vedtypen som foretrekkes i f.eks. Sveits. Lettbrent og grei, men med bitende røyk når den har mye harpiks eller er for fuktig. I Romania brenner man ofte med bøk, som har svært høy energitetthet, men brenner langsomt. Derfor er også kalkbrenninger (i store ovner) generelt av litt lengre varighet i Romania enn i f.eks. Sveits, eller på Gotland, der en også stort sett brenner med furu. Til gjengjeld er vedforbruket ganske mye lavere.

Fuktig ved er noe herk. Det gir dårligere forbrenning, mer røyk og forlenger brenntiden. Det er ikke så rart, for mye av energien går med til å tørke ut veden. Om en skal utføre mange brenninger, er det vesentlig å planlegge for gode vedleveranser. Det beste er å ha et permanent vedskjul rett ved ovnen.

Blålige flammer på toppen av ovnen antyder at brenningen begynner å gå mot slutten. Her fra brenningen i april 2024

Om å vurdere når brenningen er ferdig

Tradisjonelt bruker en glød, flammer og røyk til å vurdere brennforløpet. En kan selvsagt benytte seg av termoelementer eller infrarøde temperaturmålere, men ettersom man får erfaring, er dette egentlig overflødig.

Gløden vil naturlig stige i råstoffladningen og skifte fra rød til oransje til gul og gulhvit. Er den gulhvit i toppen, så er brenningen ferdig. Da vil en dessuten gjerne ha blålige, «dansende» små flammer på toppen. Og da er temperaturen om lag 850-900 grader, som er nødvendig for gjennombrenning. Men det er sjelden man når full gjennombrenning, enten fordi en ikke har tid til rådighet, eller fordi en anser det som uforholdsmessig energibruk å skulle gjennombrenne de siste f.eks. 5-10%.

For det er ofte vanskelig og tidkrevende å stabilt nå ca. 900 grader på toppen av en ovn, stor eller liten. Da kan det være like greit å si stopp, og kassere de øverste steinene, eller bedre: Oppbevare dem og bruke dem som fyll i murer/store fuger. Det finnes flere eksempler på at murkjerner i eldre bygninger (f.eks. middelalderkirker) er dels fylt med halvbrent stein. Ved lesking/etterlesking av den brente delen av slike fyll- og pinningstein vil de ekspandere litt og bidra til en tettere mur.

Er man i tvil om hvor godt kalken er brent, kan man ta ut en stein eller to med tang, kakke dem opp eller leske dem. Halvbrente stein har vanligvis en mørk kjerne. Ved lesking av slike stein kommer kjernen fram som en rundaktig bit.

Vi har aldri nådd full gjennombrenning ved de til nå 6 brenningene i ovnen på Lia. Det er fordi vi etter første brenning i 2023, som nevnt over, bevisst har satt brenntiden til maks. om lag 16 timer, og så forsøkt å nytte denne tiden best mulig, også for å bedre kunne erfare betydningen av alle faktorene som spiller inn på en brenning. En fast brenntid skjerper sansene. Utbyttet har variert fra ca. 70 til 90%, med et gjennomsnitt på 80%. 90% regnes i de fleste tilfeller for en «god kalkbrenning». 70% er «ikke noe særlig».

Uttak og kvalitetssikring. Hver stein sjekkes for kjerner – om den er gjennombrent

Om uttak og kvalitetssikring

Ved avslutning av brenning har man to muligheter: Man kan stenge ovnen og la det naturlig brenne ut, eller man kan stoppe fyring og umiddelbart ta ut glødende kull og aske. I det første tilfellet vil selv en liten ovn som på Lia trenge mer enn ett døgn på å kjøle seg nok ned til at man kan ta ut stein. Vi har etter hvert valgt denne varianten, fremfor å spa ut alt kullet i den voldsomme heten. Fordelen ved å spa ut kullet er at ovnen kjøles nesten helt ned ned på mindre enn 12 timer.

I store ovner er dette naturligvis helt annerledes, men erfaringene fra bl.a. den nye 8-10-tonnsovnen i Mosterhamn viser at det ikke trengs mye mer enn ett døgn for nedkjøling når en har spadd ut det glødende kullet, tatt av større deler av topplokket og latt ovnen slik stå «åpen». Har man ikke et tak over ovnen, må man naturligvis sørge for tildekning mot nedbør!

Uttak fra en stor ovn er tidkrevende, varmt og støvete. Man må ha maske, briller og hansker. Man kan begynne fra toppen og etter hvert som man kommer nedover kan man veksle til bunnen, ved å med spett lirke løs brennkammerhvelvet og spa ut steinen fra fyråpningen. Men for sorteringens og kvalitetssikringens del må man i begge tilfeller kakke i stykker nesten hver eneste stein. Oppe fordi det her kan være mange stein som ikke er gjennombrente, nede fordi hvelvsteinene kan være så store at de selv etter flere døgn fortsatt har «kjerner». I midten av ovnen går det mye lettere. Her vil normalt alt være gjennombrent og siden vekten av steinene ved brenning er redusert til om lag det halve, så kjenner man etter hvert om det dukker opp halvbrente stein i en «dødsone» i ovnen.

I en liten ovn gjelder de samme prinsippene, men – som på Lia – er det veldig enkelt å ta ut all stein fra toppen. I tillegg til å sortere ut halvbrente stein, kvalitetssikrer vi den ferdige brentkalken også ved å ta vekk urene stein, dvs. stein som har tydelige urenheter i form av (brente) skiferlag, ansamlinger av kvarts osv.

Er steinene generelt litt urene gir de ofte svakt hydraulisk kalk. Da kan en i tillegg passe på å sortere ut steinene nederst i ovnen. Da disse vil ha fått høyere temperatur enn steinene oppover, men på Lia anslått ikke mer enn ca. 1100 grader, kan de gi såpass hydraulisk kalk at de egner seg til andre formål enn en normal restaureringsspekking og -pussing av f.eks. et eldre bygg oppført med «ren» kalk. Men dette er naturligvis også helt avhengig av råstoffets egenskaper.

All kvalitetssortert brentkalk går i tette blåtønner. Vi benytter 60 liters tønner som er noenlunde enkle å håndtere. De veier normalt ca. 60 kg når de er helt fylt. Her kan kalken oppbevares i mange år så lenge det ikke kommer fukt til og kalken begynner å leske. Har en åpnet en tønne og benyttet den en stund til et arbeid, kan det være greit å bruke opp det resterende så raskt som mulig for å unngå kvalitetsforringelse. Eller en kan samle rester til en full tønne, som da har mindre rom for fuktig luft.

Brevikkalk er en kontaktmetamorf kalkstein – en marmor med kalkspatkrystaller. Den tette, krystalline strukturen gjør den til en “seigbrent” kalk. Mikrobilde, polarisasjonsmikroskop, krysspolarisert lys. Mer om kalkens egenskaper her.

Om lettbrent, seigbrent, sintrende og smuldrende råstoff

Det er enorme forskjeller på råstoffene som ble brent til kalk i gamle dager. Dette ga kalkmørtler med helt ulike egenskaper. Som rapportert tidligere, testet vi på Lia i førstningen ut noe porøs, temmelig uren kalkstein fra Porsgrunn, grovkornet og tett marmor fra Froland (Øynaheia) og finkornet, kontaktmetamorf kalkstein (egentlig en tett marmor) fra Brevik. Vi har falt på Brevikkalk som den mest egnede for våre formål og alle brenninger er siden gjort med denne steintypen. Den er ganske ren (om lag 90% kalkspat) og får en fin, hvit farge med gyllen teint når en lager mørtel og hvitting etter at den er brent. Men steinen er så tett og lite porøs at den må anses som «seigbrent».

En seigbrent stein som Brevikkalk trenger relativt mye tid for å oppnå gjennombrenning. Det er fordi CO2-gassen som skal brennes vekk fra steinen har vanskeligheter med å finne seg vei ut av den tette, krystalline strukturen. Det er annerledes med en mer porøs kalkstein med mange fossiler, som Porsgrunnskalk, fordi porene fungerer som veier ut for CO2. En kan lett se det ved uttak når like store stykker av Brevik- og Porsgrunnskalk ligger ved siden av hverandre i ovnen. Mens Porsgrunnskalken kan være godt gjennombrent, kan Brevikkalken inneholde en ganske stor kjerne og trenge ytterligere noen timer på å bli helt brent.

Den meget grovkrystalline Frolandskalken kan være enda verre, med større kjerne om den ligger side-om-side med de andre. Denne kalken, som mange grovkrystalline marmorer, har en tendens til å smuldre under brenning. Den er derfor ikke egnet til hvelvbygging og kan dessuten smuldre så mye at den tetter ovnen med grus som ødelegger for trekken. Andre stein smuldrer også, men stort sett ikke før de håndteres etter brenning.

Den temmelig urene Porsgrunnskalken kan ofte ha bare drøyt 70% kalkspat og ellers leirskiferkomponenter og kvartsansamlinger. Så urene kalksteiner gir temmelig hydrauliske kalkmørtler, spesielt om brenntemperaturen har vært høy. Slike kalksteiner har også en tendens til å sintre nederst i ovnen og til og med danne en god del slagg som rett og slett renner ut av steinene, selv ved moderate temperaturer (ca. 1100 grader).

Ofte vil slik kalk være vanskelig å leske, den anses som «dødbrent». Men våre erfaringer med sintring og slagg i Porsgrunnskalk i ovnen på Lia viser at den er grei å leske og grei å bruke til mørtel. Dette faller sammen med hva vi etter hvert har erfart ved analyser av kalkmørtler fra middelalderen: Ikke få slike mørtler har rester av slagg i seg. Det dreier seg ikke om tilført slagg fra f.eks. jernfremstilling eller smiing, men slagg dannet under brenning av steinen selv.

Fra reparasjon og fylling av ovn til brenning og uttak (mars 2024)

Oppsummert: Det viktigste ved de 6 brenningen på Lia

De 6 brenningene på Lia var alle ulike. Vi brant i tørr sommerhete, søkkvått høstvær, beinkaldt vintervær og mildt og vindfullt vårvær. Sommerbrenning var uten tvil enklest, dernest vårbrenning uten vind. Høstvåte forhold var de verste. Men flere ulike faktorer virket sammen under hver brenning:

1. Sommerbrenningen (juni) var den første og ble avsluttet etter bare 14 timer. Vi kunne hatt fått vesentlig bedre utbytte ved å brenne i et par timer til. Ellers var alt nesten perfekt: Tørt omkring ovnen, tørr granved, tørt råstoff etter litt avbrenning av fukt dagen før og helt tørt omkring ovnen. Dessuten var ovnen for det meste fylt med lettbrent Porsgrunnskalk.
2. Under høstbrenningen (oktober) var det ikke bare vått rundt ovnen. Vi hadde også bygd inn for dårlige kanaler i råstoffladningen og dessuten var dette en brenning som ble utført som kurs. Det medførte av og til litt sviktende konsentrasjon ved fyringen. I tillegg var det første gang vi fylte ovnen helt opp med seigbrent Brevikkalk. Det gikk så dårlig at det var umulig å dekke til ovnen på toppen; trekken ble strupt.
3. Den beinkalde vinterbrenningen (januar) var ikke mye bedre. Nå måtte vi spa oss gjennom snøen inn til ovnen, der det var bunnfrosset. Masse energi gikk med til å tine alt sammen. Det dampet i timevis omkring ovnen. I tillegg var heller ikke nå de vertikale trekkanalene helt i orden. På den annen side var det veldig trivelig å brenne i det kalde, klare været!
4. Den neste vinterbrenningen (februar) foregikk ved mildere, men vindfulle forhold, og det var fortsatt litt snø og svært fuktig omkring ovnen. Nå var trekkanalene OK, men ovnen var muligens pakket litt for tett i midten. Det som trolig gjorde sterkest utslag var bruken av svartor til fyring. Det ble liksom aldri noe ordentlig futt med denne veden.
5. Den første vårbrenningen (mars) foregikk under stille og rolige forhold, av og til med litt lett regn. Nå var det mye tørrere omkring ovnen, vi hadde god bjørkeved og traff med fylling av råstoff, kanaler og tildekking. Utbyttet gjorde et byks oppover og alt kunne ha vært gjennombrent med en times tid ekstra.
6. Den siste vårbrenningen (april) var en vindfull affære under vårsolen. Mye lå til rette for en bra brenning, men så var det igjen temmelig fuktig i bakken omkring. Vinden var det verste, den bidro til mye røyk og det var vanskelig å bestemme et godt tidspunkt for tildekking av ovnstoppen. Vi dekket til for tidlig og for mye, og dermed fikk vi ikke optimal trekk.

Utbytte og brenntid fra 6 kalkbrenninger på Lia 2023-24

Lærdom

For en ovnskonstruksjon som den på Lia, og sikkert en god del andre, er den praktiske lærdommen ganske enkel:

• Sørg for svært god trekk og varmefordeling i ovnen med trekkanaler og/eller løst pakket stein
• Brenn av fukt i et par timer dagen før brenning. Ellers må en starte rolig ved “hovedbrenningen”
• Brenn, om mulig, i tørt og ganske stille vær (om ikke vinden kan komme direkte inn mot fyråpningen)
• Sørg for – eller håp på – at det er tørt i bakken rundt ovnen (om den står i et «hull»)
• Bruk helt tørr ved med bra energitetthet. Unngå tykke kubber.
• Vent tålmodig på gode flammer før toppen dekkes passende til for å holde på og fordele varmen.

Disse faktorene er svært betydningsfulle for å få til en vellykket brenning i en liten ovn, mer betydningsfulle enn vi trodde før det systematiske arbeidet på Lia tok til. Det går fint å brenne kalk når alt er fuktig, kaldt og vindfullt, eller når ovnen er pakket for tett, men da vil brenntiden øke, til tider dramatisk.

Selv med alle vanskelighetene vi hadde gjennom høsten og vinteren, står det nå fra de fem siste brenningen klar ca. ett tonn kvalitetssikret brentkalk til sommerens arbeider, etter en arbeidsinnsats på ca. 15 dagsverk for en ansvarlig person, meget god hjelp fra alle som var med på brenningene, totalt kanskje 20 effektive dagsverk, samt bruk av 7-8 kubikk ved.

Det hadde i teorien vært lettere å brenne i en frittstående ovn (for å unngå bakkefukt), eller å raskt brenne den samme mengden i en 2 tonns ovn. Ved en vellykket brenning hadde en da trengt vesentlig mindre enn 10 dagsverk (to ansvarlige personer). Eller en kunne ha brent i tre ovner på hver et snaut tonn samtidig og gjort hele jobben unna på enda kortere tid. Men da kunne en ikke ha gjort seg alle erfaringene en får ved å brenne mange ganger i den samme ovnen under helt ulike forhold.

Hektisk og intenst på kalkbrenning!

Videre lesning

• Mange artikler om kalk på denne nettsiden: per-storemyr.net/tag/kalk
• Storemyr, P., Granmo, T. & Berner, T. 2023. Småskala kalkbrenning. Geologisk mangfold i kulturminnevernets tjeneste. Fortidsminneforeningens årbok, 177, s. 53-76. Sammendrag
• Wingate, M. (1985), Small-scale lime-burning. A practical introduction, Intermediate Technology Publications

Takk til

Kalkovnen på Lia er bygd og eid av RAGG AS. Den drives av RAGG i faglig samarbeid med undertegnede, som hatt ansvar under alle brenningene, dels sammen med Anders Oppegaard, dels med Tarald Storemyr og dels med kursdeltakere (oktober 2023). Tor Granerud har hele tiden vært til uvurderlig hjelp. Tusen takk til Kjersti Vrålstad i Heidelberg Materials for gratis tilgang til Brevikkalk. Og ikke minst takk alle som har vært med på kalkbrenninger på Lia! Arbeidet har vært støttet av Fortidsminneforeningen og Agder fylkeskommune (kurs).

Tekst, foto og video: Per Storemyr