2a restauratievademecumbladen a-h - bescherming tegen

Bescherming tegen aantasting

Protective measures against corrosion

Hydrofoberen van gevels: keuzehandleiding Veel voorkomende vragen en antwoorden daarop

Hydrofobation of façades; reference manual Frequently asked questions and their answers

Ir. P.K. van der Schuit, Stichting Bouwresearch, Rotterdam Dr. R. Polder, TNO-Bouw, Rijswijk

Ten geleide Dit artikel is voortgekomen uit een onderzoek naar de werking van hydrofobeermiddelen op steenachtige ondergronden, dat in opdracht van de Stichting Bouwre- search (SBR) door de Nederlandse organisatie voor toegepast natuur- wetenschappelijk onderzoek (TNO) is verricht. De Rijksdienst voor de Monumentenzorg heeft dit onderzoek mede gefinancierd en begeleid. Belangrijkste reden daartoe vormde het ontbreken van voldoende wetenschappelijk onderbouwde kennis inzake de werking van hydrofobeermiddelen met betrekking tot gebouwen in het algemeen en monumenten in het bijzonder. Een complicerende factor in de afweging om tot een beslissing, vóór of tegen hydrofoberen te komen, wordt veroorzaakt door de diversiteit van de materiaalsoorten die in één en dezelfde gevel aanwezig kunnen zijn. Niet alleen de toegepaste materiaalsoorten kunnen divers zijn, ook per materi- aalsoort ‘vooral bij baksteen’ kunnen er grote verschillen zijn zowel in chemische als in fysische zin. Daarbij komt nog dat aan het hydrofoberen een reinigingsproces vooraf dient te gaan, dat een wijziging in het aanzien van het gebouw tot gevolg kan hebben, die uit historisch-, maar ook uit technisch oogpunt, niet altijd wenselijk en soms zelfs onaanvaardbaar is. Uit dit alles blijkt, dat gegronde kennis van het toegepaste materiaal onontbeerlijk

RDMZ RV 1992/26-11

is voordat tot reiniging, gevolgd door hydrofoberen wordt besloten.

De Rijksdienst voor de Monumen- tenzorg blijft op grond hiervan (en de onderzoeksresultaten tot nu toe bevestigen dit) uiterst terughou- dend adviseren bij de toepassing van hydrofobeermiddelen. In het onderzoeksprogramma van de Rijksdienst voor 1992 is als aanvulling op het laboratorium- onderzoek van TNO, waarvan de resultaten in dit artikel zijn weergegeven, plaats ingeruimd voor een systematische inventari- satie van de werking van hydrofobeermiddelen in praktijksituaties. Een verslag hiervan zal in het Restauratievademecum verschij- nen.

Redactieraad Restauratievademecum

Inleiding

Gevels worden steeds vaker voorzien van een waterwerende behandeling (met een ander woord: gehydrofobeerd), als

UDC 620.197

RVblad 01-1

onderdeel van het onderhoud. Een langere levensduur is het doel, omdat de gevel in de tijd droger blijft en schadelijke processen waarbij vocht een rol speelt worden vertraagd. Daarbij moet men denken aan vertragen van vervuiling door alggroei en aanhechting van stof, zeker na een gevelreiniging. Ook kunnen verwering en veroudering ten gevolge van aantasting door agressieve stoffen verminderen. Daarnaast kan regendoorslag effectief worden bestreden met een waterwerende behandeling. Hydrofoberen kan hier worden gezien als een preventieve maatre- gel. Curatief wordt hydrofoberen wel toegepast bij gevallen van vorst- of zoutschade. Hydrofoberen is een betrekkelijk eenvoudige techniek met een vrij positief ‘image’. Toch mag een waterwerende behandeling niet zonder meer worden toegepast. Er kan wel degelijk wat mis gaan bij de behandeling. De gehele gevel dient te worden gehydrofobeerd. Er zijn gevels die niet goed

Tabel 1. Globale samenstelling van de onderzochte hydrofobeermiddelen; n geschatte polymerisatiegraad, M geschat molekulair gewicht, koolwaterstof solvent nafta 90/170, gehalte in 96 massalmassa, R alkylgroep (waterafstotende, apolaire organische groep), OR’alkoxygroep (reactieve organische groep).

I

TYPE MIDDEL R-groepen, OF?-groepen. % werkzame stof, oplosmiddel /oplosmiddel/ONDERGROND

SILAAN Mkohol BAKSTEEN /alkohol/KALKZANDST /BETON /water

propyl- en oktylgroepen, methoxy- en ethoxygroepen, katalysator, 18% in ethanc o.a. isobuty- en n-propylgroepen, methoxy- en ethoxygroepen, 40% in ethanol onbekend, 100% werkzame stof onbekend, katalysator, 1 :lO verdund met water

SILOXAAN /kws a

/alkohol a /kws b

/alkohol b /water c /water d

SILIKONENHARS /kws

AI-STEARAAT /kws

oligomere si\oxaan, n 1-7, M<750, methyl- en iso-oktylgroepen (ca. 3:1), methoxy-groepen, vermoedelijk katalysator, 6,7% in koolwaterstof als boven, 8% in isopropanol oligomere/polymere siloxaan, ongeveer 1/2 M <1000 en 1/2 M>lOOO, methylgroepen. ethoxygroepen, geen katalysator, 7.5% in koolwaterstof als boven, 7,5% in isopropanol microemulsie in water, 1:9 verdund met water, verder onbekend oligomere siloxaan, M<lOOO. hogere alkylgroepen, emulsie in water (40% werkzame stof), 1+6 verdund met water, gebruiksoplossing 6% werkzame stof

silikonenhars. n ca.25 M 2500, methyl- en iso-oktylgroepen [ca. 12:l). ethoxy-groepen, 5% in koolwaterstof

aluminium-alkoxy-stearaat, 5% in koolwaterstof

,l


CH I 3

CH30 - 7 - OCH3 0

CH3

Silaan

Siloxaan (n = 2....7)

Sllikonenhars (n = groot)

1. De verschillende soorten werkzame stoffen in de groep silikonenmiddelen.

(voldoende diep) gehydrofobeerd kunnen worden. Sommige middelen zijn minder geschikt OP bepaalde ondergronden. Er zijn zelfs omstandigheden waarin schade kan ontstaan door de behandeling. Dit artikel is ont- leend aan de SBR-publikatie 229: Hydrofoberen van Gevels; achtergronden, leidraad bij de keuze en is geschreven om de lezer te helpen bij de vraag of een gevel gehydrofobeerd kan, mag of moet worden; en indien ja, hoe dan wel, waarmee, en waar verder op gelet moet worden. Dat gebeurt aan de hand van een reeks vragen en antwoorden. Eerst wordt een overzicht gegeven van de produkten die gebruikt kunnen worden voor een waterwerende behandeling, waarop dieper wordt ingegaan in het hoofdstuk Achtergrond en theorie van de SBR-publikatie. Een waterwerend produkt bestaat uit een werkzame stof die is opgelost in een

hydrofiel hydrofoob

- 2. Een hydrofiel capillair oppervlak zuigt water op: een hydrofoob oppervlak w@t water af

oplosmiddel, meestal met een gehalte tussen de 5 en 20 % tabel 1. Er zijn verschillende werkzame stoffen en verschillende oplosmiddelen, die in wisselende combinaties worden verkocht. De werking wordt sterk verminderd door een te laag gehalte werkzame stof.

Werkzame stoffen De belangrijkste groep werkzame stoffen is die van de silikonen afb. 1. Hiertoe behoren de siliko- nenharsen, de siloxanen en de silanen. Silikonenmiddelen vormen lange ketenmoleculen (op basis van silicium) die diep in de poriën dringen, zich binden aan de ondergrond en het oppervlak van de poriën waterafstotend maken. Vloeibaar water wordt daardoor tegengehouden, maar silikonen laten de poriën in de stenen open voor waterdamp afb. 2. In het algemeen kunnen met silikonenmiddelen goede resultaten worden bereikt. Naast silikonen worden ook silikonaten, stearaten en acrylaten toegepast afb. 3. Silikonaten zijn familie van de silikonen; zij kunnen eenzelfde silikonenketen vormen. De hydrofobering is dan maar oppervlakkig, de waterwering gaat niet voldoende diep het

RVblad 01-2

HO - Si - 0 - Na

A”

Silikonaat

0 II

CH3 - 0 - Lf - 0 - C - C,7H35

0

c=o

Aluminium-alkoxystearaat

3. De chemische formules van Natrium- silikonaat en Aluminium-alkoxystearaat.

materiaal in; sommige typen vormen schadelijke zouten. Stearaten zijn verbindingen tussen metalen en het vetachtige steari- nezuur. Zij behoren tot de klassieke, enigszins ouderwetse middelen. Zij maken het steenoppervlak enigszins vettig, zodat dat het water afstoot. Tevens kunnen zij poriën verstoppen waardoor waterdamp slechter wordt doorge- laten. Verder is hun duurzaamheid gering, omdat zij makkelijk worden uitgespoeld of afgebroken. Acrylaten zijn ketenmoleculen op basis van koolstof, die op zich water minder sterk afstoten dan silikonen. De meest recente ontwikkeling in de acrylaat-achtige middelen betreft een contactlens- achtig produkt in waterige disper- sie dat een dunne film op het steenoppervlak vormt, en daardoor de opname van water tegengaat. Bij uitdrogen krimpt het filmpje en laat de grote poriën open. Daardoor zou waterdamp uit de gevel kunnen verdampen. De film scheurt ook nogal gauw, zodat die gemakkelijk afspoelt en de waterwering verloren gaat. Tot nog toe zijn de resultaten op baksteengevels niet zo best afb. 4. Er bestaan ook acrylaten in koolwaterstofoplossing, o.a. in de sfeer van de antikladmiddelen.


Ten slotte wordt opgemerkt dat er produkten zijn die meer dan één werkzame stof bevatten. Zij zijn niet in dit onderzoek betrokken om het trekken van conclusies uit de proeven niet te bemoeilijken. De eigenschappen van deze gecombineerde preparaten zijn te ontlenen aan de eigenschappen van de samenstellende delen.

Oplosmiddelen Bij de oplosmiddelen voor hydrofoberende stoffen worden al geruime tijd terpentineachtige koolwaterstoffen gebruikt, zoals die ook (nog steeds) veel in verven worden gebruikt. Voor een aantal waterwerende produkten worden alkoholen toegepast als oplosmiddel, en sinds enige jaren ook water. De gebruikte koolwaterstoffen hebben vaak een goede indringing in de gevel. Zij hebben soms een penetrante geur, en kunnen tot gezondheidsklachten leiden. Verder komen zij bij verdamping in het milieu terecht, hetgeen in toenemende mate ongewenst wordt geacht. Alkoholen zijn evenals koolwaterstoffen organische oplosmiddelen. Zij hebben een minder hinderlijke geur; er is echter ook sprake van belasting van het milieu. In hydrofobeermiddelen worden ethanol en isopropanol gebruikt, die een relatief geringe schadelijk- heid voor de gezondheid hebben. Het gebruik van water als oplosmiddel komt mede voort uit de wens het gebruik van koolwaterstoffen uit gezondheids en milieu-overwegingen te beperken; dit streven loopt parallel aan de ontwikkeling van verven die met water kunnen worden verdund. Het kost echter nogal wat moeite om waterwerende middelen in water op te lossen. Bij een dergelijk middel wordt een concentraat aangeleverd, dat moet worden verdund met water tot de gebruiksconcentratie. Het vermen- gen met water gebeurt op de bouwplaats, kort voor de applicatie; verdunde oplossingen zijn in het algemeen niet lang houdbaar.

RDMZ RV 1992/26-12

RVblad 01-3

4. Een filmvormende coating met glimmend (rechts en onder).

uiterlok (midden boven) en onthechting

Op het moment zijn er enkele produkten uit de silikonenfamilie op de markt in waterige oplossing, te weten enkele siloxanen en ten minste één silaan; verder is er een acrylaat in water. Daarnaast zijn er middelen met gemengde oplosmiddelen; zo is er een middel met een combinatie van water en een alkohol als oplosmiddel. De

ontwikkelingen op dit gebied gaan snel. Verbeteringen kunnen worden verwacht. Hierbij lijken de ‘micro-emulsies’ het meest belovend.

Ten slotte wordt over oplosmiddelen opgemerkt dat zij sommige bouwmaterialen kunnen aantas- ten, bijvoorbeeld bitumineuze


materialen, voegkitten en isolatiematerialen (onder meer door terpentine-achtige oplosmiddelen).

In tabel 2 wordt een overzicht gegeven van de op de markt zijnde en in dit onderzoek betrokken hydrofobeermiddelen.

Vereenvoudigd keuzeschema hydrofoberen van gevels

In het overzicht schema is op vereenvoudigde wijze aangegeven welke middelen met welke ondergronden kunnen worden gecombineerd met een grote kans op succes afb. 5. Het zonder meer afgaan op de tabel moet worden afgeraden vanwege het vereenvoudigde karakter. Het is beslist nodig tenminste de hierna volgende vragen en antwoorden te bestuderen alvorens de keuze te maken. In de SBR-publikatie 229 worden hierover meer gegevens en achtergronden verstrekt. In tabel 3 is globaal aangegeven welke bouwmaterialen zijn onderzocht. In tabel 4 zijn de criteria kort weergegeven die een rol hebben gespeeld bij de beoorde- ling van hydrofobeermiddelen. In tabel 5 worden de materiaal- kenmerken van de onderzochte stenen weergegeven.

Tabel 2. Hydrofobeermiddelen aangegeven als combinatie van werkzame stof en oplosmiddel; betekenis van de cijfers: 1 op de Nederlandse markt; 2 betrokken in dit onderzoek; stand van zaken eind 1989.

oplosmiddel: koolwaterstof alkohol water

Werkzame stof:

Silikonen:

Silanen 12 12

Siloxanen 12 12 12

Silikonenhars 12 - -

Silikonaten 1

Sfearaten 12 - -

Acrylaten 1 - 1

Materiaal

vormbaksteen geel

vormbaksteen rood

strengperssteen rood

Waterabsorptie

****

****

***

RVblad 01-4

Opmerkingen

modern

oriënterend onderzocht

kalkzandsteen gevelkwaliteit *** modern

zandcementmortel afgewerkt in mal

l betonachtig

cementkalkpleister *** vertikaal werk

traskalkpleister ** prefabmortel, vert. werk

Weibener tuf

Mergel

****

l **** zacht. poreus.

Tabel 3. Onderzochte steenachtige ondergronden, voor nadere karakterisering zie tabel 5; hoe meer **, hoe sterker absorberend.

5. Vereenvoudigd schema voor de toepasbaarheid van hydrofobeermiddelen op steenachtiqe qevelmaterialen.

, 1

- - Ondergrond: Vormbak- Kalkzand- Beton Mergel W.Tuf CKP TKP

steen steen 1) 33) 1) 1) 2) 2) TYPE MIDDEL /oplosmiddel

SILIKONEN:

SILAAN /ethanol 4) + + + # + Mater + + TG + ; +

SILOXAAN /koolwaterstof + +I- +/- 5) +/# kopropanol + 1 - # # f ; /water +l# +l- - +f- UI- #l- w-

SILIKONENHARS koolwaterstof + + + # # #

SILIKONAAT /water n i e t aanbevolen .,.._..........

ACSTEARAAT ikoohvaterstof + + # - #

ACRYLAAT Mater niet aanbevolen _..._.,.....__.

Symbolen + goed toepasbaar #redelijk goed toepasbaar - niet goed toepasbaar twee symbolen (+/- etc): aanzienlijke verschillen tussen middelen uit éBn groep (ogenschijnlijk zelfde samenstelling)

W.Tuf =Weibener tufsteen CKP =cementkalkpleister TKP = traskalkpleister

Noten: 1 niet hydrofoberen bij zichtbare aanwezigheid van zouten (natriumsulfaat) 2 alleen op droge ondergrond 3 mits het middel goed bestand is tegen hoge alkaliteit 4 resultaat van silaan die speciaal geschikt is voor type ondergrond 5 katalysator nodig

N.B.: Niet zonder meer te gebruiken; beschouw ten minste de vragen 1 ffm 15.


RVblad 01-5

Vragen en antwoorden

1. Bu welke verschijnselen kan h ydrofo beren zin vol zijn ? Hydrofoberen kan zinvol zijn bij veel ongewenste verschijnselen die te maken hebben met het nat worden van een gevel. De behandeling kan zowel preventief als curatief zijn. Hydrofoberen vermindert of vertraagt: - regendoorslag; - versneld vervuilen, bijvoorbeeld

na een geslaagde gevelreiniging; - aantasting en uitlogen van

bindmiddel door agressieve stoffen uit atmosfeer en neerslag; vorstschade door hoge vochtbelasting op een vorstgevoelig materiaal;

- alg- en mosgroei, zeker voor enige tijd.

Wanneer niet wordt gehydrofobeerd, kan de gevel sneller achter- uit gaan door verwering en uitloging. Wanneer door versnelde vervuiling vaker zou moeten worden gereinigd, gaat dat ten koste van de levensduur.

2. Wanneer is hydrofoberen niet verstandig of zin vol ? Hydrofoberen is niet zinvol of niet verstandig wanneer (ernstige) bouwkundige fouten of gebreken de oorzaak zijn van doorslag of andere problemen. Bij de aanwezigheid van zouten moet men erg voorzichtig zijn. Verder zijn er materialen die zich nauwelijks laten impregneren. Deze onderdelen vereisen elk enige uitleg, die bij de volgende vragen wordt gegeven.

3. Welke bouwkundige defecten maken hydrofoberen onverstandig? Wanneer door lekkages of andere bouwkundige oorzaken teveel water in een gevel terecht komt, moeten die oorzaken eerst worden verholpen. In dergelijke gevallen kan hydrofoberen namelijk weinig uitrichten en wanneer aan de achterzijde in een gehydrofobeerde gevel water binnentreedt, is er zelfs kans op langer nat blijven. Ook in geval het voegwerk zwak en gaterig is, moet hydrofo-

Onderdeel Item EIS

%ta waterwerende laag (indringdiepte) *, # Algemeen: maximumdiepte (gemiddeld) <lOmm Algemeen: minimumdiepte (absoluut) >2 mm Aanvullend: baksteen - vorm ~-5 tot 6 mm

- strengpers 73 tot 5 mm kalkzandsteen >2 mm natuursteen - mergel >5 mm

Weibener tuf >3 mm - overige >2 mm

cementgebonden (beton) >2 mm pleisters >2 mm

Akalibestandheid: Gemeten als afname van de waterabsorptie van proefstukken behandeld met hydrofobeermiddel ten opzichte van niet-gehydrofobeerde proefstukken na veroudering in vochtig milieu

Afname waterabsorptie goed > 70% behandeldlonbehandeld redelijk 70 tot 50%

slecht < 50%

Scheuroverbrugging: Gemeten als weerstand tegen een bepaalde waterkolom gedurende 5 minuten goed: 2 50 mm

waterkolom

* Bij geringere indringdiepte dan het hier geëiste minimum is de duurzaamheid van de waterwerende werking gering: vertraging van vervuiling en alggroei op de gevel wordt wel bewerkstelligd door een oppervlak. kige behandeling # Bij een combinatie van gevelmaterialen zie vraag/anbvoord 14

Tabel 4. Criteria bij het hydrofoberen van steenachtige gevels.

Tabel 5. Waterabsorptie (Al- en penetratie (B)-coëfficiënt van onderzochte materialen, gemiddelde waarden van drie proefstukken; volumieke massa (gemidd. van vier). Zie literatuur voor literatuurwaarden A en B: Warmte en vochttransport in bouwconstruc- ties, Bouwwereld 84, nr. 13 en IBBC-TNO rapport Bl-72-72.

Materiaal A-waarde B-waarde

kg/m*/s’” m/s’n’l OA4

Volum. massa

kg/m3

B Literatuur A

-

Baksteen

Rood Zacht

Geel Hard

Strengperssteen

Kalkzandsteen

Zandcementmortel ‘) afgewerkt in mal

Beton

Welbener tuf gezaagd verweerd

Ned.mergel gezaagd verweerd

Ledesteen gezaagd

Brauvilliers gezaagd verweerd

Traskalkmortel ‘) afgewerkt in mal

Cementkalkplelster

Traskalkpleistef

0,33 15.6

0.26 13.3

0,lO 7.1

0.15 6,O

1705

1715

0,09 0,16 0,05

0.15

0,03 5

0,3 11 036 21

O,l 2.4 tot 19

0,15 6

1900

2.7 2100 0,03

6.6 0,27 0,22

1475

1360

7,5

76 46

4,f

4.2 3.7

3.7

3,O 13

0.02

0,06 0,06

0.06

1900

1975

0,ll 62 1515

0,06 5,3 1520

‘) De beide in mallen afgewerkte mortels absorberen globaal even weinig als beton: zij zijn daarom niet representatief voor bijvoorbeeld voegmortels.

i

RDMZ RV 1992/26-13


beren worden afgeraden. Een waterwerende gevel absorbeert immers geen water meer, waardoor veel sneller een aflopende waterfilm ontstaat. Die kan een aanzienlijke kracht op zwak voegwerk uitoefenen, en de voegen geheel uitspoelen. Daarnaast moet hydrofoberen ook worden afgeraden wanneer de gevel veel doorgaande scheuren, kieren en andere openingen vertoont (NB: bewust open gelaten stootvoegen worden hier niet bedoeld). Door die scheuren kan onverwacht krachtige lekkage optreden, vooral wanneer er (wind)drukverschil optreedt tussen binnen en buiten. Een waterwerende behandeling kan slechts zeer fijne scheuren afdichten tegen waterdruk. Reeds vrij fijne doorgaande scheuren in een gevel kunnen het verhoogde wateraan- bod niet tegenhouden wanneer de rest van het gevelvlak waterwerend is. Bij gevelbanden in metselwerk (beton, natuursteen) moet ook worden gelet op spleten waarlangs lekkage kan optreden. Ook bij optrekkend vocht dient het vochtaanbod te worden opge- heven voordat gehydrofobeerd mag worden; bovendien is er kans op de aanwezigheid van zouten.

4. Is hydrofoberen mogelijk wanneer er zouten in de gevel zitten? De indringing van de meeste hydrofobeermiddelen ondervindt geen sterke hinder van zout in de stenen. De belangrijkste vraag is echter, of het effect op de gevel gunstig zal zijn. Bij de aanwezigheid van schadelijke zouten moet extra zorgvuldigheid worden betracht, omdat sommige gehydrofobeerde steensoorten ernstige schade kunnen vertonen. Uit indicatief ìaboratoriumonder- zoek is gebleken dat gehydrofobeerde kalkzandsteen die met natriumsulfaat was belast, sterk afschilferde. Bij onbehandelde kalkzandsteen trad in de proef slechts vrij geringe zoutuitbloei aan het oppervlak op, waarbij nauwelijks schade aan de steen ontstond. In oude gebouwen moet

zeer goed op zouten worden gelet, omdat de veelal wat zwakkere materialen mogelijk ernstige schade kunnen vertonen. In het onderzoek gebeurde dat ook met Weibener tufsteen en Nederlandse mergel. De onderzochte baksteen- typen (van moderne kwaliteit) ondergingen dezelfde zoutproeven echter zonder schade. Indien op de gevel zichtbare schadelijke zouten of verwering van het gevelmateriaal door zouten worden aangetrof- fen, is nader onderzoek noodzake- lijk. Het is in elk geval sterk af te raden zoutuitbloei die uitsluitend visueel storend is, zonder nader onderzoek te bestrijden door middel van hydrofoberen.

5. Kunnen zeer dichte materialen zinvol geimpregneerd worden? Er zijn steensoorten die zich erg moeilijk laten hydrofoberen, omdat zij het middel niet goed opzuigen. Hierbij denken we enerzijds aan zeer dichte baksteen (sommige zeer dichte strengperssteen, verblendsteen), anderzijds aan dichte natuursteen of aan beton. In dergelijke gevallen is het de vraag of hydrofoberen nodig is, want meestal zuigt dat soort stenen ook water niet sterk op. Wanneer het toch nodig is te hydrofoberen, bijvoorbeeld doordat de voegen wel water opzuigen, zijn proeven nodig om de juiste werkzame stof/oplosmiddel-combinatie te kiezen. Een hoge concentratie werkzame stof en een geringe viscositeit van de oplossing (kleine moleculen, bijvoorbeeld silanen) bevorderen de penetratie in dichte stenen.

6. Welk type middel is het beste, bijvoorbeeld voor een ‘gewone’ baksteengevel? Er is geen ‘beste’ middel voor alle toepassingen, de keuze hangt onder andere samen met de ondergrond. Voor een goede waterwerende behandeling van baksteenmetselwerk is de keuze gelukkig vrij ruim. De meeste leden van de silikonenfamilie voldoen goed, mits aan bepaalde voorwaarden wordt voldaan.

RVblad 01-6

Het gehalte werkzame stof moet bijvoorbeeld voldoende hoog zijn. In het bijzonder mag een baksteengevel niet te nat zijn wanneer het middel wordt aangebracht. Het oppervlak moet in ieder geval winddroog zijn; verder dient de uitvoering zorgvul- dig te zijn. De waterwerende laag mag geen ‘gaten’ vertonen.

7. Welk type middel is het beste voor andere gevelmaterialen, bijvoorbeeld kalkzandsteen, natuursteen of beton? Vervuiling die op lichte kalkzandsteen relatief snel opvalt, kan worden tegengegaan door de gevel waterwerend te maken. Dit gebeurt al vaak bij nieuwbouw in kalkzandsteen. Veel kalkzandsteen wordt in de fabriek al gehydrofobeerd. Het bereiken van het gewenste resultaat in een gevel vereist enige zorg. Kalkzandsteen is namelijk moeilijker te impregneren dan de meeste baksteen. Allereerst moet de ondergrond droog tot slechts licht vochtig zijn bij de behandeling. Ten tweede moet de goede combinatie van werkzame stof en oplosmiddel worden gekozen. Uit het laborato- riumonderzoek bleek dat een silaan in ethanol een goede penetratie in kalkzandsteen van gevelkwaliteit had, en verder dat een silikonenhars en diverse siloxanen in koolwaterstof en een siloxaan en een silaan in water ook een behoorlijke waterwerende laagdikte gaven. Siloxanen in iso-propanol en een tweede siloxaan in water bleken echter minder diep in te dringen. Even- tueel moet dit worden uitgezocht aan de hand van proefvakken, waaruit cilinders worden geboord om de diepte van de waterwerende zone te bepalen.

Hierboven is al gewezen op het gevaar van schade bij de aanwezigheid van zouten in kalkzandsteengevels.

De hydrofobeerbaarheid van natuurstenen loopt zeer sterk uiteen. Ook hier geldt, dat voor een optimaal resultaat de steen


droog tot slechts licht vochtig mag zijn. Uit het onderzoek blijkt dat Weibener tufsteen met de meeste middelen een redelijke waterwerende laagdikte opbouwt. Nederlandse mergel zuigt gemakkelijk grote hoeveelheden hydrofobeermiddel op en vormt met de meeste middelen waterwerende lagen van enige centimeters dik. Siloxanen en silanen moeten voor gebruik op mergel wel een katalysator bevatten om de reactie op gang te brengen. De dichte Brauvilliers (een Franse kalksteen) en Ledesteen (of Lediaan, een Belgische natuurlijke kalkzandsteen) nemen daarentegen geen van de onderzochte middelen op. Hierboven is al gewezen op het gevaar van schade door zouten in natuursteen. Weibener tuf gaf ernstige schade in de zoutproef; bij mergel trad ook in veel gevallen schade op. Vooral wanneer natriumsulfaat aanwezig is in de vorm van zichtbare uitbloei, moet het hydrofoberen van deze beide natuurstenen in het algemeen worden afgeraden.

Beton en vergelijkbaar dichte cementgebonden ondergronden zijn zeer moeilijk te impregneren. Dat lukt eigenlijk alleen met silanen (in hoge concentratie) in ethanol of met oligomere siloxanen opgelost in koolwaterstof. De ondergrond moet droog zijn; in voorkomende gevallen wordt het uitvoeren van proeven sterk aanbevolen. De middelen moeten bestand zijn tegen afbraak door het alkalische milieu.

8. Waarop moet bij de applicatie worden gelet? Het is verstandig vooraf aan de hand van een proefvak vast te stellen hoeveel middel per vierkante meter moet worden opgenomen, om een hydrofobe laag van de minimaal gewenste dikte (‘indringdiepte’) te krijgen. De gewenste indringdiepte hangt af van het gevelmateriaal en bedraagt minimaal 2 mm; voor de minder homogene vormbaksteen geldt als minimum 5 mm (zie

RDMZ RV 1992/26-14

/Waterabsorberen~ k’íaterafstqtend 1

6. Voorbeeld profielen van indringdiepte waterafstotend middel (m.i.d. = minimum indringdiepte).

hiervoor verder tabel 4 en afb. 6). Vervolgens wordt afgesproken dat die hoeveelheid middel op de gevel wordt aangebracht. Wanneer er niet voldoende middel wordt opgenomen, is vaak verbetering mogelijk door de gevel eerst te reinigen, waardoor de opname van het middel wordt verbeterd. Uiteraard moet na het reinigen voldoende droging optreden voordat het hydrofobeermiddel kan worden opgebracht.

Om een gevel waterwerend te maken zonder ‘lekkende plekken’

7. Uitgevroren voegen.

RVblad 01-7

waar geen of onvoldoende middel in het materiaal is gekomen, moet het middel ten minste twee maal nat in nat worden aangebracht. Het aanbrengen gaat het beste met de methode van het airless spuiten, vooral bij een wat ruwe gevel. Drukloos vloeien kan ook tot een goed resultaat leiden, maar opbrengen met de kwast is vaak niet goed genoeg. Vernevelen is geen geschikte methode.

9. Leidt hydrofoberen tot vorstschade doordat de gevel wordt afgesloten? In de eerste plaats mag de gevel niet meer nat worden na hydrofoberen. Bij een deugdelijke hydrofobering zal dat via het gevelvlak ook niet meer gebeuren. Als er elders een vochtbron is, moet die eerst worden weggenomen. Een gering aanbod van vocht in de gevel kan vrijwel ongehinderd verdampen door de gehydrofobeerde laag. Goede hydrofobeermiddelen laten waterdamp voldoende door om schade te voorkomen. Daardoor zal een goed uitgevoerde hydrofobering geen vorstschade opwekken. Het behandelen met dichtere materialen leverde juist schadegevallen op afb. 7.


Hydrofoberen kan andersom juist een middel zijn dat vorstschade in vorstgevoelig materiaal kan tegengaan of beperken. Ook hierbij is het weer geen wonder- middel: alle stenen met schade moeten worden vervangen; dan kunnen de intacte delen worden behandeld en het overblijvende materiaal zal niet meer nat worden, en dus niet meer stuk- vriezen.

10. Kan een eenmaal gehydrofobeerde gevel opnieuw worden gevoegd, wanneer dat nodig is? Uit proeven is gebleken dat er een goede hechting mogelijk is tussen mortel en stenen, ook wanneer die stenen zijn gehydrofobeerd. Na herstel of vervangen van slecht voegwerk zijn de nieuwe voegen ‘lek’, zodat de gevel opnieuw moet worden behandeld afb. 8 en 9. Opnieuw hydrofoberen van een reeds waterwerende gevel is goed mogelijk met waterwerende middelen in organische oplosmiddelen.

ll. Is goed voegwerk en eventueel vervangen van slecht voegwerk, voldoende om doorslag te voorkomen? Er is reeds lang aangetoond dat halfsteensmetselwerk bij berege- ning van enige intensiteit altijd in korte tijd doorslaat, ongeacht of de voegen goed of slecht zijn. Wanneer achter het halfsteens metselwerk een spouw aanwezig is, zal dergelijke doorslag vaak niet leiden tot doorslag aan de binnenkant van het gebouw. Speciebrug- gen en andere onvolkomenheden in de spouw kunnen het water echter verder transporteren, waardoor vocht zichtbaar wordt aan de binnenkant. Ook spouwmu- ren die bij na-isolatie geheel zijn gevuld, kunnen doorslag geven. In dergelijke gevallen kan hydrofoberen uitkomst bieden.

. . Regenproeven, met een standaard regenintensiteit en -duur die globaal één keer per jaar voor- komt, hebben aangetoond dat ook steensmetselwerk reeds na enkele

8. Bepaling van de hechting tussen mortel en gehydrofobeerde stenen.

uren doorslag vertoont. Dit blijkt zowel te gebeuren bij kwalitatief zeer goed als bij matig voegwerk. De kwaliteit van de voegen heeft daarop dus nauwelijks invloed. Een waterwerende behandeling is blijkens proeven in zo’n geval meestal voldoende om de doorslag op te heffen.

12. Wanneer het voegwerk in een gevel wordt vervangen, kan dan direct daarna worden gehydrofobeerd? Het is beter na het aanbrengen van nieuw voegwerk enige tijd te wachten. De mortel moet de tijd krijgen goed te verharden, en mag zeker niet verbranden (te snel uitdrogen). De hoge alkaliteit van verse voegmortel kan de waterwerende werking van sommige hydrofobeermiddelen snel afbreken. Uit onderzoek is gebleken dat

RVblad 01-8 1

slechts enkele van de onderzochte middelen bestand zijn tegen de hoge alkaliteit, namelijk een silaan die speciaal voor beton is bestemd en één van de siloxanen, een middel met wat grotere alkylgroepen. Beter is het ten minste enkele weken te wachten voordat wordt gehydrofobeerd. De mortel is dan waarschijnlijk voldoende diep gecarbonateerd, wat betekent dat de alkaliteit is afgenomen.

Met sommige middelen kan overigens in gecarbonateerde (dus oude) mortel door de geringe alkaliteit onvoldoende polymerisa- tiereactie optreden, bijvoorbeeld bij silanen die speciaal zijn gemaakt voor sterk alkalische ondergronden. Het beste is in zo’n geval een middel te gebruiken met voldoende snelle polymerisatie- reactie door toevoeging van een katalysator. Op gecarbonateerde mortel kan ook een silikonenhars goed voldoen.

13. Kunnen oude gebouwen op dezelfde manier worden behandeld als nieuwere? Voor oude gebouwen gelden dezelfde principes als voor modernere. In de praktijk kunnen er belangrijke verschillen zijn door: - zwakkere (bijvoorbeeld mergel)

9. Hechting tussen met plastische mortel aan elkaar gelijmde vormbakstenen als functie van de hydrofoberende behandeling.

1:5.0 - 20/65

1 1:2,5 vochtk.


RDMZ RV 1992/26-15

RVblad 01-9

10. Voorbeeld van schade.

of kwetsbaardere (bijvoorbeeld Franse kalksteen) materialen,

- grotere inhomogeniteit van het materiaal,

- langere expositieduur, - grotere kans op de aanwezig-

heid van zouten, - andere uitvoeringswijzen, zoals

het ontbreken van stootvoegen (naaldvoegen) of een spouw.

Zwakkere materialen behoeven meer bescherming tegen de agressieve atmosfeer afb. 10. Bij afwezigheid van schadelijke hoeveelheden zout pleit dat sterk voor het toepassen van een waterwerende behandeling; mede om schadelijke zoutuitbloei in de toekomst te voorkomen, die hydrofoberen daarna niet goed meer mogelijk zou kunnen maken afb. 11. Zijn zouten wel (zichtbaar) aanwezig, dan moet nader onderzoek aangeven of hydrofoberen zinvol of mogelijk is; hydrofoberen kan in meeste gevallen de schade beperken, maar ook het schadebeeld veranderen en zelfs verergeren, juist bij zwakkere materialen. Als er sprake is van schade door overmatige hoeveelheden vocht, bijvoorbeeld als gevolg van doorslag, kan hydrofoberen een gunstig effect hebben.

Voor het kiezen van een reinigingsmethode om eventueel de penetratie van het middel te bevorderen wordt verwezen naar RVblad Gevelreiniging 01 (1986). Wanneer het gebouw een groot historisch belang vertegenwoor- digt, wordt de afweging ‘wel of niet hydrofoberen’ nog ingewikkel- der (bijvoorbeeld door de kwestie behoud van vorm of materiaal). Wat het beste is, moet worden afgewogen op grond van deskundig onderzoek van het mogelijk te behandelen gebouw.

7 1. Door zoutkristallisatie kan afdrukken van de gehydrofobeerde laag optreden.


14. Hoe kan het beste middel worden gekozen bij een combinatie van verschillende gevelmaterialen? De eenvoudigste benadering is de volgende. Bepaal het doel van de behandeling. Wanneer het gaat om het opheffen van doorslag door poreuze materialen, die zijn gecombineerd met dichtere materialen, bepaal dan of het nodig is ook de dichtere materialen waterwerend te maken. Wanneer dat wel het geval is, moet een werkzame stof/oplosmiddel-combinatie worden gekozen die in het dichtere materiaal de vereiste waterwerende laagdikte haalt. De poreuzere steen zal vrijwel zeker automatisch (ruim) voldoende diep worden geïmpreg- neerd. Hoeft de dichte steen niet te worden behandeld, stem dan de keuze af op het poreuzere materiaal. Een middel dat de voegen tussen geglazuurde stenen moet beschermen hoeft niet diep in te dringen in de stenen, die hebben geen bescherming nodig. Het maken van proefvakken, eventueel voorbereid door laboratoriumon- derzoek, is in dergelijke gevallen vanzelfsprekend.

15. Hoe past hydrofoberen bJ andere gevelbehandelingsmethoden, zoals gevelreiniging, an ti-kladbehandeling of steenversteviging? Hydrofoberen wordt vaak toegepast na het reinigen van een gevel. Het gevolg daarvan is, dat daarna de gevel minder snel vuil wordt. Wanneer de waterwerende behandeling direct na het reinigen moet gebeuren, bijvoorbeeld met hetzelfde steigerwerk, is enige zorg geboden. Bij de applicatie van het hydrofobeermiddel mag de gevel niet te nat zijn (na reinigen wordt vaak krachtig met water afgespoten!), omdat anders de waterwerende zone onvoldoende diep is.

Er zijn gevallen waarin een vooraf- gaande reiniging de indringing van een hydrofobeermiddel sterk verbetert. Wanneer het gevelop- pervlak als het ware verstopt is met vuil, zal reinigen de poriën

toegankelijk maken voor opname van het hydrofobeermiddel; hiermee moet men liefst wat proeven nemen (zie literatuur: Gevelgids, deel 1).

Bij een anti-kladbehandeling van een gevel wordt vaak ook gehydrofobeerd. In een SBR- onderzoek naar anti-kladbehandeling wordt hierop nader ingegaan. Bij erg zwakke ondergronden zal men in bepaalde gevallen eerst een versteviging willen toepassen met een steenverstevigingsmiddel (bijvoorbeeld een siliciumester), en daarna waterwerend willen behandelen. Hoe steenverstevigers en hydrofobeermiddelen op elkaar inwerken, zal worden onderzocht in een ander lopend SBR- onderzoek, waarvan de publikatie in 1992 verschijnt.

CHECKLIST Voordat een waterwerende behandeling met goed resultaat kan worden toegepast, moet aan bepaalde voorwaarden zijn voldaan. De gevel moet geschikt zijn om te behandelen; het middel moet geschikt zijn voor degevel; de applicatie moet op de juiste wijze geschieden. Het maken van een proefvak is gewenst. Controle op het resultaat enige tijd na het werk wordt aanbevolen. De omgeving moet op het werk zijn voorbereid. Toets een en ander aan de hand van onderstaande vragenlijst. - Is de gevel gaaf en zonder grote

doorgaande scheuren? Zijn de voegen op het oog gaaf

- (geen scheuren en spleten) en bezitten zij voldoende samenhang (klinken niet hol bij bekrassen, zijn volgens de voeghardheidsmeting met de pendelhamer ten minste ‘redelijk’ (zie literatuur: Meting van de kwaliteit van voegwerk).

- Is de gevel vrij van zichtbare schadelijke zouten en vrij van verwering door zouten?

- Is het oplosmiddel onschadelijk voor de aanwezige afdichtings- en isolatiematerialen?

RVblad 07-10

- Geeft het middel naar verwach- ting een voldoende diepe waterwerende zone in het gevelmateriaal?

- Voor alkalische materialen: is het middel voldoende alkalibestand?

- Zijn het type werkzame stof, het oplosmiddel en het gehalte werkzame stof bekend? Is een katalysator nodig?

- Is een proefstuk gemaakt met voldoende resultaat: - geeft de proef van Karsten

vóór en na hydrofoberen aan dat de wateropname sterk vermindert?

- is de gewenste diepte van de waterwerende zone bereikt (bepaald aan geboorde kerntjes)?

- is de daarvoor benodigde hoeveelheid middel bepaald?

- Geschiedt de applicatie op de juiste wijze (liefst vloeiend, twee maal nat in nat)?

- Is er controle in het werk voorzien in de vorm van bepalen van de waterwerende diepte door middel van het boren van kerntjes, en/of bepalen van de waterabsorptie met de buis van Karsten?

- Wordt voldoende middel van de juiste samenstelling (concentratie) toegepast, overeenkomstig het proefstuk?

- Worden bewoners of gebruikers voldoende ingelicht over de werkzaamheden?

Afsluiting: afweging

De gevolgen van het hydrofoberen van een gevel moeten worden afgewogen tegen die van niet hydrofoberen.

Hydrofoberen kost geld en het brengt tijdelijk enige overlast met zich mee. Hydrofoberen kan onder bepaalde omstandigheden negatieve effecten hebben. Het sterk positieve effect van hydrofoberen is dat het gevelmateriaal bij neerslag niet meer nat wordt en de gevel in de tijd steeds droger wordt. Verouderingsprocessen worden hierdoor sterk vertraagd. Hydrofoberen werkt vooral


* tijd 12. Een gehydrofobeerde gevel wordt in de loop van de tJd steeds droger. Een niet behandelde gevel wordt na iedere bui opnieuw nat.

remmend op het ontstaan van schade; als er al schade is, is het vaak te laat.

Niet hydrofoberen betekent dat de gevel (afhankelijk van de oriënta- tie) telkens weer nat wordt bij regen. Dat kan inhouden dat de gevel vervuilt en dat verwering begint of voortschrijdt afb. 12. Kalkbevattende materialen ondergaan uitloging van het bindmiddel: zouten uit de mortel worden opgelost en in de steen afgezet. De gevel kan na verloop van tijd gaan doorslaan. Veel van deze effecten kosten ook geld, en reparaties brengen (veel) overlast met zich mee. Veel gebouwen vervuilen zonder waterwerende behandeling zo snel, dat zij binnen de gewenste levensduur gereinigd moeten worden om voldoende representatief te blijven.

De keuze voor het wel of niet hydrofoberen van een gevel moet worden gemaakt op basis van concrete informatie over het object. Een eventuele behandeling zou moeten passen in het totale onderhoud van het gebouw. Bij de beslissing moeten voor- en

RDMZ RV 1992/X-16

nadelen van wel en niet hydrofoberen tegen elkaar worden afgewogen.

Herkomst afbeeldingen

P.K. van der Schuit en J. Kooren

RVblad 01-11

Literatuur

Hydrofoberen van gevels: achtergronden, leidraad bij de keuze, SBR-publikatie 229, Rotterdam 1991.

Vochtproblemen in bestaande woningen, SBR-publikatie 151, Rotterdam 1986.

E. Tammes en B.H. Vos, Warmte- en vochttransport in bouwconstruc- ties, Kluwer 1980.

C.J.J. Castenmiller, De waterdoor- latendheid van halfsteensmetselwerk in spouwconstructies, GEVELinfo, mei 1987, 4.

De Gevelgids, deel 1, Gevelreini- ging, SBR-publikatie 198, 1989.

L. van der Klugt, Meting van de kwaliteit van voeawerk, Bouw- wereld 24,_36 e.v. 1989.

M. Roth, Möglichkeiten zur Erhöhung der Eindringtiefe van Impregniermitteln, Bautenschutz + Bausanierzmg 10, (1987), 9-13.

Chr. Korf, J.J. Kettenis, F.H. Berkvens, Hydrofoberen van gevels, Bouwwereld 7 (1988), 24 en 8 (1988), 31; C0.T. Haarlem, Vergelijkend warenonderzoek hydrofobeermiddelen, maart 1988.

WTCB Technische Voorlichtingen 138. De siliciumsamenstellingen, 1981, en 140 Vochtwerende oppervlakteprodukten, 1982.

E. Nägele, Hydrophobierung van Baustoffe-Theorie und Praxis, Bautenschutz + Bausanierung 8 (1985), 163-172.

J.M.J.M. Bijen, Nieuwe oppervlakte- beschermingsmiddelen voor steenachtige materialen, PAT0 cursus Nieuwe Bouwmaterialen en hun toepassingsgebieden, TU Delft 1986.

P.K. van der Schuit, Hydrofoberen, vroeger en nu, Bouwwereld 84, nr. 13 (1988), 23-27.


E. Schamberg, Goldschmidt informiert, 1/86,64, Wässrige Imprägniermittel auf Basis siliciumorganischer Verbindungen.

Fabrikanten en leveranciers van hydrofobeermiddelen.

L. van der Klugt, Masonry Problems, Goldschmidt Symposium Masonry Protection, 1986.

E.B. Grunau, Lebenserwartung von Hydrophobierungen der Fassade mit Siloxanharzen, Deutsche Bauzeitung, 1981.

Karakterisering van steensoorten, Vergelijkend onderzoek van waterwerende middelen en steenver- stevigende middelen, Restauratie- vademecum RV Bijdrage 05, Zeist/%-Gravenhage 1987.

H. Mayer, M. Roth, Silicon-Micro-Emulsions-Konzen- trate, Bautenschutz + Bausanierung 13 (1990) 1-4.

W. Bassie, C. Korf, Woonhygiëni- sche aspecten van hydrofobeermiddelen, Bouwcentrum-COT rapport 11367/1986.

Gevelreiniging, reinigend effect en schade met chemische middelen en gritstralen, SBR-publikatie 152, 1987.

Buitenisolatie-systemen met gepleisterde afwerking, SBR-publikatie 136, 1986.

L. van der Klugt, Hygrische eigenschappen van bouwmaterialen, IBBC-INO rapport BI-72-72, 1972.

E. de Witte, A. Terfve, S. Florquin, The Identification of Commercial Water-repellents, The Conserva- tion of Stone, 11, International Symposium, Bologna 1981.

C. Castenmiller, conceptrapport Onderzoek naar de invloed van voegwerk op de kans op doorslag bij steens metselwerk, IBBC-TNO rapport BI-89-141 0, Rijswijk 1989.

RVblad 01-12 1

Summary

This article deals with the waterproofing of stony façades. The process of waterproofing or hydrofobation makes a façade almost or completely impervious to rainwater, so that it becomes drier over a period of time. Hydrofobation is applied to prevent sweating, after the cleansing of a façade, or as a preventative measure against soiling or weathering.

In general, one positive side of a waterproofing treatment is that al1 aging processes in which moisture plays a role are, in principal, delayed or brought to a standstill. This would include the growth of algae, the accumulation of dirt, weathering, crust formation by conversion and acid- or other corrosion, rinsing of the binding agent, frost damage and swelling through salt crystallization. The effect of waterproofing clearly increases the life expectancy of a façade and decreases the necessity of maintenance. However, there are certain requirements to take into consideration for an optimal application. The goal of this article is to make it possible for various parties and persons in the building world to correctly, and therefore satisfactorily, apply waterproofing treatments.

In order to help the parties involved in making the correct choice, a reference manual has been compiled. Depending on the kind of wal1 material, the most suitable means are indicated, each designated by its generic name. Attention is likewise paid to various solvents, also in regard to the desirability of decreasing the use of organic solvents. The effect of various kinds of hydrofobates is discussed and symptoms of deterioration and damage are also covered. The conditions under which the use of hydrofobates is inadvisable are also mentioned.

2a restauratievademecumbladen a-h - bescherming tegen

Documents