Terje Gimnes Produksjon av kalkmørtel

Terje Gimnes

Produksjon av kalkmørtel

Bakgrunn Da NDR startet gjenreisingen av Nidarosdomen på slutten av 1800-tallet, ble det brukt sementmørtel til oppmuringen. Den gangen var sementen en relativt ny oppfinnelse, som man hadde stor tro på. I dag ser vi imidlertid at moderne sementmørtel er skadelig for murverket. Sementen er altfor hard. Den tolererer ikke naturlige bevegelser i murverket, noe som fører til oppsprekking. Sementfugene slipper ikke ut fukt. Resultatet av dette blir blant annet frostsprengning. Hvis man ser nøye på murverket på utsiden av Nidarosdomen ser man at de nyere delene av katedralen, hvor det er murt med sementmørtel, har store skader, mens det originale murverket fra middelalderen er godt bevart. Siden tidlig på 2000-tallet, har vi derfor i stadig større grad valgt å bruke kalkbaserte mørtler.

Kalk har vært brukt til produksjon av mørtel i ca. 10 000 år. Kalkmørtel ble også brukt da Nidarosdomen ble bygget i perioden fra ca. 1070 – 1300. I dag finnes det flere kommersielt framstilte typer kalkmørtel å velge i, men ingen av disse er ideelle til bruk på Nidarosdomen. I forbindelse med gjenoppmuringen av Kongeinngangen – det største pågående restaureringsprosjektet ved Nidarosdomen – har vi forsket oss frem til en mørtel som vi mener er egnet for muring på domkirka.

Brenning og lesking Et viktig mål med fremstilling av kalkmørtel er å finne en mørtel som har lignende egenskaper og kvaliteter som de opprinnelige mørtlene som ble brukt på Nidarosdomen. Det er viktig å ha kunnskap om hele prosessen og om alle materialene i mørtelen; kalkstein, sand og pozzolaner. Kalksteinen kan imidlertid ikke brukes som den er, men må brennes for å omdannes til kalsiumoksid, eller brent kalk som vi kaller det. I form av brent kalk har kalkstein evnen til å leske seg med vann, noe som er nødvendig for å produsere mørtel.

I de senere år har vi brent kalk selv for å tilegne oss kunnskap om denne prosessen. I 2016 bygde vi en kalkovn til dette formålet. Til bygging av kalkovnen ble det benyttet moderne byggematerialer som betong, armering, fabrikkproduserte betongkummer, ildfast stein, varmebestandig glass og stål. Dette var ment som et eksperiment for å finne den ideelle konstruksjonen på ovnen i forhold til størrelse, utforming og bruk. Vi ser etter flere gangers bruk at ovnen fungerer etter forventningene. Vi har gjennom dette prosjektet fått mye nyttig kunnskap som vi kan ta med videre dersom vi i fremtiden ønsker å bygge en mer autentisk middelaldersk kalkovn. (Fig. 1)

Siste kalkbrenning ble gjennomført i mars 2020. En kalkbrenning gjøres på følgende måte: Ovnen blir lastet opp med ca. 1 m2 kalkstein. Steinene er på størrelse med en knyttneve. Det blir etablert luftekanaler gjennom steinmassene ved å sette inn tre til fire trestokker på høykant, som etter hvert brenner opp og danner luftekanalene. Dette for å sikre god trekk under fyringen og for å lettere holde riktig temperatur. Det blir lagt en leirekant på toppen av brennkammeret, for å tette mellom pipehatten og brennkammeret. Dette blir gjort for å unngå falsk trekk og for å få pipehatten til å stå stødig under brenningen.

Vi fyrer med tørr furuved, noe som gjør det enkelt å holde en jevnt høy temperatur. Etter opptenning prøver vi å holde temperaturen svakt stigende de første timene. En stigning på ca. 100 C˚ i timen er

Fig. 1: Forfatteren klargjør kalkovn før brenning. The author preparing for loading the lime kiln.

Fig. 2 og 3 : Kalkbrenning. Lime burning.

greit, men 800 - 1000 C˚ bør ikke nås før etter ca. 24 timer. Temperaturen må deretter holdes mellom 900 og 1000 C˚. Brenningen i sin helhet tar minimum tre døgn. Det er viktig å holde oppsyn med ovnen gjennom hele prosessen, for å kontinuerlig mate på ved og sørge for riktig temperatur. (Fig. 2 og 3)

Når brenningen er ferdig og ovnen er avkjølt, kan den tømmes. Dette gjøres ved å demontere pipe og topphatt før den ferdig brente kalksteinen håndplukkes ut. Kalksteinen lastes over i lufttette tønner hvor den oppbevares fram til mørtelproduksjon.

Mørtelen vi produserer i dag består i hovedsak av tre delmaterialer; sand, knust brent kalk og pozzolan. Sanden vi bruker er lokal fra Kalvskinnet, et steinkast fra Nidarosdomen. Den ble funnet dypt i bakken i forbindelse med byggingen av en skole og viste seg å være velgradert sand av god kvalitet. Sandprøver foretatt av Norsk Betong og Tilslagslaboratorium, viser at sanden egner seg godt som tilslag i mørtelen.

Kalksteinen vi brenner kommer fra Tromsdalen nord i Trøndelag og er veldig ren, noe som betyr at den har lite innhold av andre mineraler enn kalk. På grunn av den rene kalksteinen trenger vi tilsetninger som endrer egenskapene til mørtelen, noe som er helt nødvendig i det kalde klimaet her i nord. Typen tilsetning vi har valgt er en italiensk pozzolan med lange tradisjoner som mørteltilslag. Romerne var sannsynligvis de første som oppdaget og brukte denne typen pozzolan til mørtelproduksjon. Det er en vulkansk aske som har vært utsatt for høy temperatur i dannelsesprosessen. Den har egenskaper som reagerer med kalk og vann, noe som gjør kalkmørtelen bedre i stand til å overleve i norsk klima.

Blandeprosessen er kanskje det viktigste i framstillingen av mørtel. Det er mange måter å blande kalkmørtel på. Vi har valgt hotmixing. Dette er en prosess hvor sand, kalk og pozzolan blir tilsatt vann. Når kalken lesker utvikles stor varme. Dette gjør at delmaterialene binder seg bedre til hverandre enn om kalken blir lesket alene. En annen fordel med hotmixing er at den ferdige kalkmørtelen kan tas i bruk umiddelbart.

Gjenoppdagelse av glemt kunnskap Etter flere års forskning og utprøving av ulike typer kalkmørtel, føler vi oss trygge på at den oppskriften vi bruker i dag tilfredsstiller våre krav til egenskaper og kvalitet ved gjenoppmuring av Kongeinngangen. Det er likevel slett ikke sikkert at denne mørtelen vil være ideell til fremtidige prosjekter på andre deler av Nidarosdomen. Vi ser derfor for oss å fortsette forskningen på mørteloppskrifter. Vi tilstreber bruk av lokale materialer og planlegger derfor å teste ut trøndersk blåleire som erstatning for italiensk pozzolan. De middelalderske katedralbyggerne brukte sannsynligvis bare lokale ingredienser og tilpasset mørteloppskriftene etter hvilke materialer som var tilgjengelig. Et annet alternativ kan være å finne kalkstein som inneholder de «riktige» urenhetene, og som kan ivareta en ønsket herding uten pozzolanisk tilslag.

Vi erfarer at den kunnskapen vi tilegner oss ved å produsere mørtel selv er veldig verdifull. Vi håper at vi ved å nærme oss middelalderens produksjonsmetoder og mørteloppskrifter vil sørge for at Kongeinngangen står støtt i til glede for fremtidens generasjoner.

Fig. 3