Degradatie van steen

Aantasting van natuursteen door fysische, chemische, mechanische of biologische processen.

Interne parameters die de gevoeligheid van een steen bepalen

Mineralogie, poriestructuur, vormgeving, oriëntatie

Degradatieprocessen

Mechanische processen, Fysische processen, Chemische processen, Biologische processen

Hoofdtypes steendegradatie

Depositie, Barsten, Desintegratie, Transformatie, Biokolonisatie, Deformatie

Patina

Natuurlijke of kunstmatige verkleuring van het oppervlak zonder dat de steen instabiel wordt. Veroorzaakt door oxalaatvorming en/of ijzerrijke mineralen die naar het oppervlak migreren. = transformatie, maar is eigenlijk meer een alteratie dan een degradatiefenomeen

Oxidatie van interne ijzermineralen

Verkleuring door oxidatie van Fe rijke mineralen zoals pyriet in de steen. = transformatie

Pyriet (FeS₂)

IJzerdisulfide dat in marmer en andere stenen kan oxideren tot roestvlekken.

Depositie

Afzetting van extern materiaal op het steenoppervlak, zoals roest of koperafzetting.

Afzetting van geoxideerd metaal

Roodbruine of groenblauwe vlekken onder metalen elementen door corrosie. = depositie

Oxidatie van metallisch ijzer

Het volume van metallisch ijzer zet uit bij oxidatie (tot x7) waardoor de steen barst door volume toename. Soms werd dit geanticipeerd: gat groter dan ijzer, waarna ruimte ingegoten met gesmolten lood = barsten

Efflorescentie

Kristallisatie van zouten aan het oppervlak = zichtbaar = niet schadelijk voor steen Witte, poederachtige kristallen op het steenoppervlak. = depositie

Subflorescentie (cryptoflorescentie)

Kristallisatie van zouten onder het oppervlak = IN de steen /niet zichtbaar= wel schadelijk

Barst

Een scheur die de steen in twee of meer delen verdeelt, waarbij de delen nog bij elkaar zijn (anders is het een lacune).

Breuk

Barst die volledig door de steen loopt.

Haarscheur

Zeer fijne barst (<0,1 mm).

Craquelé

Netwerk van fijne barstjes aan het oppervlak.

Stervormige barst

Barst die vanuit één centraal punt in meerdere richtingen uitloopt.

Bouwfysische onstabiliteit

Barsten door zetting van het gebouw of instabiele ondergrond waarbij de barst doorheen de voeg van de muur loopt. Moet worden gemonitord. = barsten

Overbelasting

Barsten die zowel de voeg volgen als doorheen de steen gaan en afschilfering doordat de steen te veel gewicht moet dragen door een ontwerpfout of slechte kwaliteit van de steen. = barsten

Foutieve oriëntatie

Barsten doordat sedimentlagen verticaal geplaatst zijn in plaats van horizontaal. = barsten

Styloliet

Golvende of getande barsten parallel aan sedimentlagen, ontstaan tijdens geologische vorming door het oplossen van materiaal onder hoge druk. Typisch voor blauwe hardsteen. = barsten

Steek

Rechte, scherpe breuk die niet parallel loopt aan sedimentlagen, veroorzaakt door drukontlasting van steen dat onderhevig geweest is aan tektonische krachten. = barsten

Lacune

Ontbrekend deel van steen door verlies van materiaal. = desintegratie

Desintegratie

Het uiteenvallen van steen in zijn samenstellende delen door verschillende processen.

Delaminatie

Loslaten van materiaal langs één vlak of laag. = desintegratie

Exfoliatie

Meervoudige delaminatie waarbij dunne laagjes loskomen zoals folia. = desintegratie

Afschilferen

Loslaten van kleine, dunne schubjes (<3 mm) van het oppervlak. = desintegratie

Blaarvorming (blistering)

Hemisferische blazen in de steen door spanningen tussen korst en bulksteen. = desintegratie

Verpoederen

Steen valt uiteen tot fijn poeder door verlies van bindmiddel of zout-/vorstschade. = desintegratie

Verpoederen wegens verkeerde mortel

Voegen lijken wat uit te steken door verlies van steen. Historische, zachte mortels zijn vochtdoorlatend (zowel vloeibaar als dampvorm), maar Portland cement is niet vochtdoorlatend. Zouten kristalliseren daardoor aan de steen-voeg interface. Door volume uitzetting van de kristallen zal de zachtere steen barsten, gevolgd door verlies van materiaal. = desintegratie

Verkruimelen

Steen valt uiteen in grotere korrels of brokjes. = desintegratie

Verkrijten of krijten

Verpoederen van kalksteen tot zeer fijn krijtachtig poeder. = desintegratie

Afzanden

Verlies van zandkorrels bij zandsteen doordat het bindmiddel is verdwenen. = desintegratie

Versuikering

Loskomen van calcietkristallen door anisotrope uitzetting bij marmer = desintegratie

Vervorming

De vorm veraderd zonder materiaalverlies. Thermische uitzetting: marmer bestaat uit calciet mineralen die een anisotrope uitzettingscoefficient hebben --> kristallen krimpen bij afkoeling in andere dimensie dan bij uitzetting door opwarming --> vervorming = deformatie

Erosie

Afslijting van steen door wind, water, zand of mechanische belasting. Vorm van de steen wordt afgerond, gebeeldhouwde details gaan verloren. = desintegratie

Differentiële erosie

Zachtere sedimentlagen en/of meer oplosbare componenten in de steen gaan snellere eroderen dan andere. = desintegratie

Alveolisatie

Honingraatstructuur door combinatie van wind, vocht en zoutkristallisatie. = specifieke vorm van erosie = desintegratie

Depositie

Materiaal wordt afgezet op het steenoppervlak zonder dat de steen chemisch veranderd. Het afgezette materiaal komt uit de muur/steen = endogeen of komt van buitenaf (atmosfeer/omgeving) = exogeen

Incrustatie/ korstvorming

Gipskorst die donker kleurt door opname van roet en fijn stof. = transformatie

Drielagensysteem bij korstvorming

• Grote, discrete korrels zijn zand (kwarts) • Daartussen zit kalk (het bindmiddel) • De sferische vormen zijn coccolieten = restanten van de dierlijke kalkbron (kenmerk sedimentsteen) • 1 is bulklaag, de originele steen aan de binnenkant • 2 omvat een transformatie naar een gipslaag • 3 bevat de depositielaag, mix van endo en exogeen materiaal Ca uit de steen wordt geloogd, omgezet naar gips door reactie met SO₂ uit de atmosfeer, vermengd met (zwart) atmosferisch fijn stof Dit resulteert in een zwarte gipskorst op de steen.

Vochtvlekken

Donkere zones door vocht in de steen, vaak met tide lines. = depositie

Afzetting van fijn stof

Donkere zones door afzetting van atmosferisch stof, afhankelijk van regenafloop. = depositie

Turbulente stroom

Sterke waterafloop die stof wegspoelt → lichtere zones.

Laminaire stroom

Zwakke waterafloop waardoor stof blijft liggen → donkere zones.

Volgorde van kolonisatie

1. eerst vormen micro-organismen een complexe bio-film van bacteriën, algen en/of schimmels 2. Daarna gevolgd door mossen en korstmossen 3. Dit alles creëert een voedingsbodem voor hogere vegetatie

Biofilm

Dunne laag micro-organismen (bacteriën, algen, schimmels) op steen. Kan soms de steen beschermen of aantasten.

Algen

Groene, bruine of zwarte poederige laag op vochtige buitensteen. Enkel esthetische impact.

Schimmels

Donzige vezelstructuren op vochtige interieurs. Wortels groeien in de steen en produceren soms zuren wat kan leiden tot schade.

Korstmossen (lichen)

Twee micro-organismen die samenwerken en niet zonder elkaar kunnen overleven = symbiose van schimmel en bacterie (of alg) Meestal enkel een esthetische impact, maar kunnen ook een zure omgeving creeren.

Mos

Kleine plantjes op vochtige horizontale vlakken. Zorgt meestal voor geen schade, maar kan bij dikkere mospakketten water vasthouden --> vorstschade. Kunnen ook een zure omgeving creëren en voedingsbodem worden voor hogere vegetatie.

Levermos

Schubachtig plantje op vochtige steen

Hogere vegetatie

Planten met wortels die in voegen groeien. = de takken en wortels blijven eerder klein en zacht = laag risico op schade / niet nodig om te verwijderen

Houtachtige meerjarige planten, struiken en bomen

Wortels en takken worden tijdens de groei steeds dikker en sterker en gaan mechanisch druk uitoefenen --> steeds verwijderen

Zelfhechtende klimplanten

Planten met hechtwortels (bv. klimop, wingerd). Weinig risico voor stabiel en intact steen- en voegwerk, maar wel voor zachte en al aangetaste delen. Hechtwortelen groeien in de barstjes in de mortel en steen => barstjes worden groter => water penetratie en vorstschade

Niet-zelfhechtende klimplanten

Planten die steun nodig hebben (bv. clematis, druif) = veroorzaakt weinig tot geen schade, niet nodig om te verwijderen

Hydrische dilatatie

Uitzetting door absorptie van vloeibaar water --> capillaire werking van steen

Hygrische dilatatie

Uitzetting door absorptie van waterdamp --> steen is hygroscopisch

Zoutkristallisatie

Proces waarbij zouten oplossen en opnieuw kristalliseren, wat druk veroorzaakt.

Van waar komt zout in de steen?

- inherent in de steen aanwezig zijn - uit de atmosfeer komen - in de mortel aanwezig zijn - uitwerpselen van de mens - optrekkend grondwater

Parameters die zoutverwering beïnvloeden

1. De chemische samenstelling van het zout en zijn evenwichtsluchtvochtigheid; 2. De aanwezige zoutmengeling: een mix van zouten gedraagt zich anders dan 1 zout; 3. De poriën en andere fysische eigenschappen van de steen; 4. De temperatuur en vochtigheid van de steen zelf (denk aan condens) 5. De temperatuur en vochtigheid van de omgeving 6. De oriëntatie van de muur en het vlak van de steen (bv. West-gericht = meestal meer regen) 7. De luchtverplaatsing rond de steen, bepaalt verdampingssnelheid

Evenwichtsluchtvochtigheid (ERH)

Luchtvochtigheid waarbij een zout overgaat van kristallijn naar opgelost of omgekeerd.

Capillariteit

Opzuigende werking van poriën waardoor vocht en zouten migreren.

Poriestructuur

Grootte, hoeveelheid en verbondenheid van poriën die transport van vocht en zouten bepalen.

Mineralogie

Samenstelling van de steen die bepaalt hoe gevoelig ze is voor chemische aantasting.

Zure regen

Regenwater met opgeloste SO₂/NOₓ dat calciet oplost en gipskorsten vormt. Calciet (CaCO₃) in de kalksteen (en –mortel) wordt door water, zwaveldioxide en zuurstof getransformeerd in gips(korst) volgens : 2CaCO₃ + 2SO₂ + 4H₂O + O₂ ↔ 2CaSO₄.2H₂O + 2CO₂

Ferramenta

IJzeren bevestigingselementen in ramen en dorpels die kunnen roesten en barsten veroorzaken.

Gietlood (loodvulling)

Lood dat rond ijzer werd gegoten om ruimte op te vullen

Externe mechanische impact

Schade door mens of dier: krassen, boorgaten, inslagen, vandalisme. = desintegratie

Incisie

Ingekraste lijnen door menselijk handelen, bv. slijpen van messen.

Perforatie door dieren

Gaten veroorzaakt door insecten of vogels (bv. graafwespen).

Vorstschade

Schade door uitzetting van water dat in steen bevriest.

Thermische uitzetting

Uitzetting door temperatuurstijging

Deformatie

Vervorming van steen zonder materiaalverlies of chemische veranderingen, typisch bij dunne marmerplaten.

Anisotrope uitzettingscoëfficiënt

Eigenschap waarbij materiaal in verschillende richtingen anders uitzet.

Bulksteen

Het niet-aangetaste binnenste van de steen.

Oriëntatie van de steen

Positie van steen in gebouw die blootstelling aan regen, wind en vervuiling bepaalt.

Mineralogie van de steen

(chemische) samenstelling van de steen (bv. kalksteen is gevoeliger voor zure regen dan zandsteen) of zouten die reeds aanwezig zijn bij winning van de steen.

Poriestructuur

Dit bepaalt de mate waarin er capillair transport van vocht en zouten IN de steen plaatsvinden; Niet alleen de hoeveelheid en grootte van poriën speelt een rol, ook de mate waarin ze verbonden zijn.

Vormgeving van de steen

Veel detaillering en een ruwe textuur geeft een groter contactoppervlak met de omgeving; Een ruwe textuur houdt meer vuil en vocht vast.

Binnenklimaat

Klimaat binnen gebouwen dat condens, schimmel en zoutproblemen kan veroorzaken.

Buitenklimaat

Externe omgevingsfactoren zoals regen, wind, vervuiling en temperatuur.

Sedimentlagen

Geologische lagen in sedimentsteen die de sterkte en oriëntatie bepalen.

Tektonische krachten

Geologische druk die interne spanningen en latere breuken (steken) veroorzaakt.

Oxalaatkorst

Korst gevormd door reactie van oxaalzuur met metaalionen in steen.

Goethiet (FeOOH)

Geel ijzeroxide dat patina een okerkleur geeft.

Hematiet (Fe₂O₃)

Rood ijzeroxide dat patina een roestkleur geeft.

Glauconiet

Fe rijk kleimineraal in zandsteen dat patina vorming bevordert.

Mechanische erosie

Afslijting door schurende werking van zand, wind of reiniging.

Watererosie

Afslijting door langdurige waterafloop.

Windbelasting

Mechanische belasting door wind die erosie kan versnellen.

Fijn stof

Kleine deeltjes uit verkeer en industrie die verkleuring en korstvorming veroorzaken.

Polluenten

Vervuilende stoffen zoals SO₂ en NOₓ die chemische degradatie veroorzaken.

Vegetatie schade

Mechanische schade door wortelgroei in voegen en barsten.

Condensatie

Waterdamp die neerslaat op koude steenoppervlakken, bevordert biologische groei.

Koudebrug

Zone waar warmte ontsnapt, veroorzaakt condens en vochtproblemen.

Groeveoriëntatie

Markering van steenblokken om correcte plaatsing volgens sedimentlagen te garanderen.