Utvikling av en reparasjonsmørtel for kleberstein – utfordringer og valg

Kristin Bjørlykke

Innledning I forbindelse med det pågående restaureringsprosjektet på Kongeinngangen fikk vi en spesiell utfordring. Mange av de demonterte steinene, som skulle tilbake i murverket ved gjenoppmuringen, hadde opptil flere små skader langs kantene. Det store antallet skader gjorde at det var mest hensiktsmessig å reparere dem i verkstedet før de skulle fraktes til stillaset og mures opp. At hver skade var forholdsvis liten gjorde at vi vurderte andre metoder enn den tradisjonelle; å felle inn nytt steinmateriale der det manglet. Det å isteden rekonstruere formen med en mørtel ville være mindre inngripende der skadene var små. På bakgrunn av denne situasjonen startet vi et prosjekt med utvikling av en mørtel tilpasset kleberstein som kan brukes for å reparere mindre skader.

Problemstillinger På grunn av Kongeinngangens svært dårlige statiske situasjon, besluttet vi i 2011 å demontere portalens forhall fullstendig, for å mure den opp på nytt med kalkmørtel. De strukturelle skadene har en sammensatt årsak, der tidligere bruk av sementmørtel er en av de sentrale faktorene. Styrkeforholdet mellom materialene er avgjørende når det oppstår bevegelser i konstruksjonen. Erfaringen er at sementen er hardere enn klebersteinen, og hvis materialene kommer i konflikt og ett av dem må gi seg, så har det vært steinen. Etter demonteringen av portalen hadde vi drøyt 1 500 enkeltsteiner av ulik tilstand, der de fleste skulle tilbake til sin opprinnelige plass på bygningen. I hovedsak kan vi dele disse steinene inn i tre kategorier: 1) Steiner som var i god stand og som skulle brukes igjen uten tiltak. 2) Steiner som var så ødelagte at de måtte erstattes fullstendig med nye. 3) Steiner som kunne brukes på nytt, men som hadde skader og skulle repareres før de ble gjenbrukt.

Skadene var av ulik størrelse og karakter. De det dreide seg om i dette tilfellet var små og i hovedsak langs kantene på steinene, inn mot fugene. Antallet mindre skader som skulle repareres var stort, ca. 2 500. Før vi besluttet hvordan vi skulle forholde oss til problemet, stilte vi det mest fundamentale spørsmålet: Er det viktig å reparere de små skadene? Skal vi kun reparere de større skadene og bare la de mindre kantskadene være? Vår endelige konklusjon på spørsmålet var todelt: et estetisk perspektiv og et teknisk.

Fra et estetisk perspektiv så vi det uheldig å la skadene få dominere inntrykket av den ferdig restaurerte portalen. Vi var redd det ville gi et falleferdig inntrykk. Fra et teknisk perspektiv så vi det uheldig at alle de små skadene ville skape lommer i murverket, som kunne bidra til at en større mengde fukt ville bli ledet inn i konstruksjonen ved regn og snøvær. Fukt i murverket og konsekvensene av dette har generelt vært et av våre største problem gjennom årene. Ikke minst dette perspektivet økte motivasjon vår for å reparere kantskadene.

Den tradisjonelle metoden for å reparere enkelt- steiner har vært å felle inn små biter av nytt

Fig. 1: Det finnes ulike metoder for å reparere skadet stein. Bildet viser en reparasjon der det er benyttet innfelling og forming av nytt steinmateriale i den gamle steinen. There are various methods to repair damaged stone. The picture shows a repair where an inset and shaping of new stone material in the old stone has been used.

steinmateriale og rekonstruere formen på denne måten. Dette er en metode vi fortsatt benytter på større skader. På de små skadene ønsket vi imidlertid å komme frem til en løsning som gir minst mulig inngrep i steinen. (Fig. 1)

Også det store antallet små skader på Kongeinngangen gjorde det nødvendig å vurdere alternative reparasjonsmetoder, og vi besluttet å prøve å finne en passende mørtel for å erstatte manglende steinmaterialer. Vi hadde observert at kolleger ved andre katedraler i enkelte anledninger brukte mørtel for å rekonstruere manglende deler. De bruker da gjerne sementbaserte mørtler.

Kriterier for mørtelen Over en periode testet vi ut forskjellige mørtelblandinger basert på en rekke spesifikke kriterier; slik som reversibilitet, diffusjonsåpenhet, holdbarhet, funksjonalitet, estetikk og autentisitet. Etter å

Fig. 2: Illustrasjonen viser styrkegraden på materialene i murverket i forhold til hverandre og rekkefølgen på hvordan de ofrer seg er bestemt til følgende: Steinen skal være sterkest, deretter reparasjonsmaterialet, og mørtelen skal være svakest. Steinen har høyeste prioritet. Illustrert av Kristin Bjørlykke. The illustration shows the different degree of material strength in the masonry. The order in which they sacrifice is determined by the following: The stone should be the strongest, second the repair material, and the joint mortar should be the weakest. The stone is given the highest priority. Illustrated by Kristin Bjørlykke.

ha sett skadene som sement hadde påført steinen var vi opptatt av å komme frem til en mørtel som var reversibel, og som kunne fjernes igjen om det var ønskelig. Dette uten å skade steinen.

Tidligere problem med innestengt fukt i konstruksjonen og de skadene det hadde ført til, gjorde at vi var opptatt av at mørtelen skulle være diffusjonsåpen og slippe fukten ut.

Det var viktig at mørtelen skulle være holdbar. På grunn av det store antallet skader, ønsket vi å reparere steinene på forhånd i verkstedet. Dette innebar at reparasjonene også måtte tåle en viss påkjenning under transport fra verkstedet, over til katedralen og videre gjennom oppmuringsprosessen. Mørtelen måtte også være forholdsvis enkel å arbeide med. Den burde ikke ha et for komplisert blandingsforhold eller for mange ingredienser, og den måtte ha en konsistens som gjorde den praktisk mulig å bruke.

Utseendemessig skulle mørtelen likne på steinen, men en viss nyanse som skilte dem fra hverandre var akseptabelt og for så vidt ønskelig. Og til slutt, fra et prinsipielt perspektiv foretrekker vi å bruke tradisjonelle materialer som er så autentiske som mulig. Det vil si liknende materialer som da bygningen opprinnelig ble oppført. For Kongeinngangen sin del – i 1230-årene.

Tester av ulike mørtelblandinger På grunn av vår dårlige erfaring med den harde sementmørtelen, besluttet vi at styrkeforholdet materialene imellom skulle være slik at steinen skulle være det sterkest. Reparasjonsmørtelen skulle ha tilnærmet steinens styrke, men være litt svakere, og fugemørtelen skulle være svakest. Dette representerer i hvilken rekkefølge materialene skal ofre seg i forhold til hverandre. (Fig. 2)

Kleberstein skiller seg fra andre steintyper som for eksempel kalkstein og sandstein. Med sitt forholdsvis høye talkinnhold er kleberstein et materiale som det er vanskelig å hefte til. Historisk er kleberstein i stor grad benyttet til å lage kokekar, og det er slettes ikke uten grunn. Talkinnholdet fungerer som et slippmiddel, og klebersteinsgrytene kan fint konkurrere med egenskapene til dagens teflongryter. Denne egenskapen viste seg derimot å være vår aller største utfordring når det gjaldt å reparere de små skadene.

Gjennom tester vurderte vi ulike bindemidler for mørtelen, og hvordan de fungerte sammen med kleberstein. Vi startet med kalkbaserte mørtler, siden vi generelt foretrekker å benytte tradisjonelle materialer i restaureringsarbeidet. Kalkmørtel scoret høyt på å tilfredsstille de nevnte kriteriene. Erfaringen vår var imidlertid at kalkmørtelen ikke ville hefte tilstrekkelig til klebersteinen, og at den enkelt kunne plukkes av med fingrene. Om en kalkmørtel skulle kunne brukes til små reparasjoner slik vi ønsket, måtte steinen først primes med et annet materiale som kunne gi heft mellom stein og reparasjonsmørtel. Aberet med en metode der steinen må primes er at hver skade må behandles i to operasjoner: Først med primer og deretter med selve reparasjonsmørtelen. Med det store antall reparasjoner vi stod overfor var det et ønske å komme frem til et materiale som kunne benyttes i én operasjon.

Vi testet heftegenskapene til flere materialer. Da vi hadde selektert ut noen vi mente hadde tilstrekkelig heft, testet vi disse i ulike blandingsforhold med tanke på diffusjonsåpenhet og hvor lav konsentrasjon av bindemiddel vi kunne ha i blandingen og likevel oppnå et tilfredsstillende resultat. Gjennom en elimineringsprosess basert på de ulike testene, fant vi ut at akryl hefter til kleberstein på den mest tilfredsstillende måten. Vi arbeidet oss videre frem til en mørtel bestående av knust kleberstein i ulik siktingsgrad, blandet med akryl som bindemiddel. Det finnes ulike meninger om hvor egnet akryl er til utendørs bruk, men vi fant referanseprosjekter og forskningsartikler som underbygget egnetheten.

Gjennom forsøksperioden snevret vi inn testene til ulike blandinger med akryl som bindemiddel, med tilslag av ulik finhetsgrad og fra ulike steintyper. Dette med tanke på både styrke og estetikk. Vi utførte egne klimatester der vi så på holdbarheten til mørtelen etter at den hadde blitt utsatt for stress med gjentatte vann- og frostpåkjenninger. Målingene viste at knust kleberstein egnet seg som tilslag, og at mørtelen med dette holdt seg stabil gjennom testene og ikke endret kvalitet i vesentlig grad. Mørtelen har små variasjoner mellom tørr og fuktig tilstand i likhet med steinen selv. At knust kleber fungerte så bra er positivt både med tanke på tilgangen på materialet, den estetiske likheten mellom steinen og reparasjonsmørtelen og til dels med hensyn til materialautentisitet.

Fig. 3: Blandingsforholdet i den akryl- og klebersteinsbaserte reparasjonsmørtelen. Illustrert av Øystein A. Digre. The mixing ratio of the acrylic and soapstone based repair mortar. Illustrated by Øystein A. Digre.

Fig. 4: Reparert og gjenbrukt stein i det gjenreiste murverket på Kongeinngangen. Reparasjonene er markert med sirklene. Repaired and reused stone in the rebuilt masonry at the King’s Entrance. The repairs are marked with circles.

Konklusjon Det store antallet reparasjoner gjorde at flere personer kom til å være involvert i arbeidet. Det var derfor viktig å tilstrebe et enkelt blandingsforhold, slik at vi ikke risikerte for stor variasjon mellom de ulike reparasjonene. Det blandes små mengder mørtel av gangen, og om man benytter en mørtel bestående av et stort antall ulike ingredienser i kompliserte brøkforhold vil faren for kvalitetsvariasjon øke.

Siktingsgraden til tilslaget/steinen og sammensetningen påvirker også krympeegenskapene til mørtelen. Etter å ha testet et stort antall ulike sammensetninger viste testene våre at en blanding av 3 deler grovsiktet kleberstein, 2 deler finsiktet og 1,25 del akryl var den mest stabile mørtelen, og den viste minimal til ingen krymp. Blandingen viste seg også uproblematisk å påføre, og den er god å arbeide med. (Fig. 3) Hvordan tilfredsstilte så reparasjonsmørtelen vi kom frem til de kriteriene vi innledningsvis hadde nedfelt? Vi konkluderte med at den ivaretar reversibilitet, diffusjonsåpenhet, holdbarhet, funksjonalitet og estetikk. Det punktet den innfrir svakest på er autentisitet. En akrylbasert mørtel har naturlig nok ingen tradisjon på Nidarosdomen. På bakgrunn av klebersteinens spesielle egenskaper så vi imidlertid at vi ikke kunne innfri 100 % på alle kriteriene, og at dette var den beste løsningen om vi skulle reparere de små kantskadene.

Hver restaurerings-generasjon har sin egen oppfatning av hva som er de beste løsningene. Med det i tankene er selvsagt graden av reversibilitet viktig. Hvis våre kolleger i fremtiden skulle mene at vi har gjort et dårlig valg kan vår reparasjonsmørtel fjernes uten å ødelegge klebersteinen. (Fig. 4)