Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:

Natuursteen.

Voor de volgende onderwerpen ga naar:

algemeen;
natuursteenstructuren en overzicht ontstaanswijze;
eigenschappen;

bewerkingen;
natuursteenrestauratie;



 

Algemeen:

bron tekst:   bouwkundige encyclopedie - 1955, TH diktaat (1965 ?), en bouwstoffen HTO (Ploos van Amstel) - 1973

Natuursteen noemt men in de bouwpraktijk die steen, welke in zodanige toestand in de natuur wordt aangetroffen, dat er eventueel slechts een bewerking met gereedschappen nodig is om het gesteente geschikt te maken als bouwmateriaal.
Naar definitie onderscheidt men dan breuksteen en gehouwen steen. Breuksteen wordt het materiaal genoemd zoals het uit de groeve wordt verkregen en dat gebroken is tot handelbare afmetingen. Worden de aldus verkregen brokken verwerkt tot stukken met min of meer gladde vlakken in allerlei vormen, dan spreekt men van gehouwen steen.

De bouw en structuur kan zijn:

  • dicht;    daarbij vertoont de breuk een zeer regelmatige samenstelling,zodat noch afzonderlijke delen (korrels, kristallen), noch poriën zijn te onderscheiden.
  • poreus;   in de steen komen veel grote en kleine holten en kanalen voor.
    Bij vulkanische gesteenten schrijft men die toe aan gas- en stroomvorming tijdens het stollen, bij andere soorten aan het uitlogen van bepaalde stoffen.
  • korrelig;
  • gelaagdheid (groefleger);   een structuur die veelal voorkomt bij afzettingsgesteenten, t.g.v. variaties in de condities, waaronder de steen werd gevormd.
  • schilferig;   dunne lagen natuursteen die door andere stoffen worden gescheiden.
  • vezelig;   waarbij de steen zich in afzonderlijke draden laat verdelen (asbest).
  • glasachtig;
  • De toepassing en de keuze van natuursteen hangen af van de waarde van het werk en het doel waarvoor de natuursteen wordt toegepast. In dit verband is het van belang of de natuursteen binnens- of buitenshuis wordt toegepast.
    In beide gevallen zullen de eisen, waaraan de steensoort moet voldoen principiële verschillen vertonen.
    Hardheid, weer- en/of vuurbestendigheid, druksterkte, splijtbaarheid, weerstand tegen afslijten, mogelijkheden van bewerking als:    polijstbaarheid, frijnen, het maken van profileringen e.d., zullen van grote invloed zijn op de keuze van de soort, terwijl vanzelf ook de plaats van het materiaal in het bouwwerk doorslaggevend kan zijn.

    Men kan naar de wording der gesteente deze onderverdelen in de drie hoofdgroepen:    stollingsgesteenten, afzettingsgesteenten en metamorfe gesteenten.

    In elk van deze groepen worden verschillende soorten onderscheiden, afhankelijk van de er in voorkomende mineralen, chemische verbindingen, voorkomen van fossielen, etc.
    Duidelijk moet zijn dat een dergelijke indeling eigenlijk te star is voor de enorme gevarieerdheid die de in de natuur gevormde gesteenten vertonen. Een scherpe grens tussen b.v. diepte- en ganggesteenten kan men niet altijd trekken. Een duidelijk, met het blote oog vast te stellen, onderscheid tussen graniet, dat "geen", en syeniet, dart "wel" hoornblende bevat, is niet aanwezig en evenzo zal in kalksteen wel eens zand en in zandsteen wel eens kalk aanwezig zijn.
    Nog moeilijker wordt het met de naamgeving van de natuursteensoorten. Men kent b.v. verschillende soorten graniet, afhankelijk van de ligging van de groeve en eventueel nog van de plaats inzo'n groeve.
    Daar het niet uitgesloten is dat op twee verschillende plaatsen op de wereld gesteenten zijn ontstaan met nagenoeg hetzelfde uiterlijk zal het steeds moeilijk zijn uit te maken of een stuk gesteente werkelijk datgene is waarvoor men het uitgeeft. In sommige gevallen worden bovendien nog benamingen gebruikt die niet overeenkomen met de geografische äfkomst".


    klik hier om naar boven te gaan


     

    Natuursteenstructuren en overzicht ontstaanswijze:

    bron tekst:   bouwstoffen HTO (Ploos van Amstel) - 1973

    Stollingsgesteenten:

    Vloeibaar magma uit het inwendige van de aarde stolt door afkoeling tot gesteenten. Het magma is/was niet altijd gelijk van samenstelling en de afkoeling geschiedt/geschiedde steeds onder andere omstandigheden. b.v. diep of dicht onder de oppervlak van de aarde of buiten het oppervlak. Deze verschillen zijn/waren van grote invloed op de zich door afkoeling vormende/gevormde stollingsgesteente. (Zie figuur).
    • dieptegesteenten;
      zeer trage stolling:   grote kristallen, duidelijke segraties (o.a. graniet en syeniet);
    • ganggesteenten;
      snelle stolling:    kleine kristallen, onduidelijke segraties (o.a. porfier);
    • uitvloeiïngsgesteenten;
      zeer snelle stolling:    geen kristallen (amorf), geen segraties (o.a. basaltlava, lavaliet, trachiet, serpentino).

    Afzettingsgesteenten:

    Ook wel secundaire ofwel sediment gesteenten genoemd. Ontstaan door afzetting van erosieproducten (kalk, e.d.).
    • chemisch/fysische afbraakprodukten van gipsgesteente (o.a. kalksteensoorten zoals travertin)
    • organische sedimenten:    kalkpantsers met verontreinigingen (o.a. kalksteensoorten, marmers)
    • klastische sedimenten:   grove en/of fijne korrels, in water met bindmiddel (o.a. zandsteensoorten met kiezel, leem, kalk).
      Ook grind, zand leem en klei behoren hiertoe, hoewel bij de verwering van veldspaat tot klei wel een chemische verandering plaatsvindt. (De leien rekent men ook tot deze groep.)

      Let op!
      Zandsteen mag, volgens het Zandsteenbesluit, slechts worden toegepast onder bepaalde voorwaarden. De bewerking veroorzaakt n.l. een fijn stof dat een longaandoening teweegbrengt.

    • breccies en conglomeraten:   grof (marmer)gruis met fijn materiaal als bindmiddel
    • vulkanische sedimenten:    vulkanische as met stollingsgesteente gruis (o.a. tufsteen, puimsteen)
    • eolische sedimenten:    fijne korrels, door de wind afgezet (o.a. duinen, löss)

    Metamorfe gesteenten:

    Transformaties (gedaanteverandering) t.g.v. contact- en/of dynamo-metamorfose.
    -    Contact-metamorfose ten gevolge van warmte van vulkanische oorsprong of wrijving bij verschuiving van steenlagen.
    -    Dynamo-metamorfose ten gevolge van druk.
    • kwartsieten:    metamorfose van de zandsteensoorten
    • kristallijne marmers:    metamorfose van de marmersoorten
    • gneis:    metamorfose van de trage stollingsgesteenten

    klik hier om naar boven te gaan


     

    Eigenschappen:

    In het algemeen kan natuursteen het best drukkrachten weerstaan;    de weerstand tegen buig-, trek- en schuifkrachten zijn echter maar gering.
    Serpentino is, door zijn vezelige structuur, voor zover bekend de enige natuursteen die trek- en buigspanningen van enige betekenis kan opnemen.
    Vele natuursteen soorten vertonen een zekere gelaagdheid. In het algemeen zullen drukkrachten, welke loodrecht op die gelaagdheid werken, de minste kans op breuk geven.

    De weerstand tegen stoten is afhankelijk van de taaiheid.

    Een grotere hardheid maakt de steen beter bestand tegen slijtage, doch dit wil niet zeggen dat een hardere steensoort weersbestendiger is.
    De resistentie tegen fysische en chemische invloeden is vooral voor buitenwerk van belang.

    T.g.v. ongelijke uitzetting en krimp van de in de steen aanwezige mineralen door zon en regen ontstaat er een vergruizing.

    Door bevriezing (dus uitzetting van) in de poriën aanwezig water treedt vernieling van de steen op. Doch niet elke poreuze steen vriest stuk. de vorm en de grootte van de poriën is hierbij van belang.

    Bepaalde mineralen kunnen ten gevolge van de inwerking van chemicaliën uit de lucht, het regenwater of het grondwater overgaan in beter in water oplosbare verbindingen en zo uit de steen worden gespoeld. Deze processen verlopen het vlugst in een warme, vochtige atmosfeer.

    Door de hier genoemde verweringen ontstaan openingen waarin mossen zullen gaan groeien, waardoor het verweringsproces zal gaan versnellen. Dit moeten we zien te voorkomen.

    Wat voor natuursteen opgaat, geldt natuurlijk ook voor alle andere materialen met dezelfde achtergrond zoals metselwerk en beton.
    zie   ook het onderwerp "Aantastingsbronnen voor verval" bij het onderdeel "Gevels algemeen".

    Bij brand zijn de meeste natuursteensoorten onbetrouwbaar. Kalksteen zalbij hitte overgaan in losse ongebluste kalk. Graniet vertoont bij hoge verhitting knapscheuren als gevolg van de ongelijke uitzetting, en zandsteen bladdert aan de buitenzijde sterk af. Alleen serpentino, diabaas, basaltlava en klebersteen zijn redelijk vuurvast.
    klik hier om naar boven te gaan



     

    Bewerkingen:

    Natuursteen wordt in de groeve vierkant behakt of zoals marmer tot platen gezaagd en vervolgens naar de plaats van bestemming (de natuursteenhandelaar / steenhouwerij) getransporteerd, om aldaar verder te worden verwerkt.

    Was het vroeger de gewoonte, dat de architect het natuursteenwerk volledig detailleerde, thans maakt hij slechts een overzichtstekening en laat de detaillering over aan het bedrijf dat het werk maakt. Dit bedrijf is namelijk beter in staat dit aan te passen aan de door hun uit te voeren bewerkingsmethoden.

    Het afwerken van de oppervlakken:

    Het doel van de afwerking kan de verfraaiïng van het oppervlak zijn. Voor buitenwerk zal een gladde afwerking het oppervlak beter tegen verwering bestand doen zijn. Voor de ingemetselde vlakken is het echter beter voor aanhechting van de metselmortel het oppervlak zo ruw mogelijk te laten.
    • frijnen;

    • schuren of slijpen, slijen;
      Aan profileringen geeft het schuren een zekere strakheid, terwijl letters en opschriften op een geschuurd vlak beter uitkomen. Het gladde,geschuurde oppervlak voert het water beter af en neemt minder water op dan een gefrijnd, vlak
      Het schuren geschiedt met een scherpe zandsteen of carborundumsteen onder toevoeging van zand en water.
      Onder slijen verstaat men het schuren met ijzeren schijven onder toevoeging van grof zand, waardoor een ruwer oppervlak ontstaat.
    • zoeten;
      Een nog gladder oppervlak krijgen we door de steen met water en fijne amaril- of carborundumsteen te schuren.
      Bij hardsteen kan men een donkere kleur verkrijgen door het gezoete oppervlak met rauwe lijnolie te bestrijken en hier eventueel nog zwarte kleurstof door te mengen.
    • polijsten;
      Nog gladder, als het ware glasachtig, wordt het oppervlak door het met een vilten schijf te polijsten. Dit is echter alleen mogelijk met dichte steensoorten.
    • boucharderen, stocken;
      Soms, zoals bij traptreden, verlangt men juist een stroef en ruw oppervlak. Dit oppervlak wordt dan met een bouchardhamer bewerkt. Men onderscheid grof, halfgrof, middelfijn en fijn.
      (Boucharderen is de franse en stocken de duitse benaming.)
    • grotten of prikken;
      Deze manier van bewerken komt overeen met boucharderen, doch men gebruikt hierbij echter een puntbeitel i.p.v. een bouchardhamer.

    Steenhouwmerken in monumentengebouwen:

    In het verleden werden steenhouwwerken normaliter op het werk zelf gehouwen, doch er waren ook uitzonderingen.

    bron tekstfragment:      Materialen en technieken in oude bouwwerken - Rijksdienst voor de Monumentenzorg (april 1983)

    Naast de persoonsmerken (groevemeestersmerken en steenhouwersmerken) waren er de stelmerken die voor de metselaar van belang waren, zoals:    de laagmerken, de paarmerken, de plaatsmerken en de diktemerken.
    klik hier om naar boven te gaan



     

    Natuursteenrestauratie:

    Steenhouwers passen voor het repareren van natuursteen diverse methoden toe.

    De eerste methode bestaat uit het volledig vervangen van het beschadigde natuursteengedeelte:   Het bezwaar hiervan is dat men meestal de constructie voor een deel moet demonteren om een nieuw stuk te kunnen plaatsen en dat het tevens vaak moeilijk is om natuursteen van dezelfde kwaliteit en uitstraling te vinden, daar de groeve waar het natuursteen oorspronkelijk vandaan kwam niet meer bekend of uitgeput is.
    Daarnaast speelt de kostenfactor mee. Het opnieuw uithakken van een ornament in zijn geheel kan tijdrovend en duur zijn.

    De tweede methode bestaat uit het terughakken van kleine beschadigingen en het inlijmen van een nieuw stuk natuursteen.

    De derde methode is het terughakken en vervangen door een kunstnatuursteen.
    Het probleem dat zich hierbij voordoet is echter het verschil in uitzettingscoëfficiënt tussen natuur- en kunststeen, waardoor dergelijke reparaties na enige jaren weer loskomen.

    Onderhoud en restauratie van monumenten:

    In de praktijk van steenhouwwerk bij onderhoud en restauratie van monumenten zal bij de categorie ‘conserveren’ geen volume steen worden toegevoegd, bij ‘repareren’ een gering volume steen, terwijl bij ‘vernieuwen’ sprake is van het vervangen van een blok of element.

    Zie voor de Uitvoeringsrichtlijn Steenhouwwerk (URL 4007) de verwijzing bij de externe sites van derden.
     

    Het Zandsteenbesluit:

    Het inademen van steenstof en -gruis welke vrijkomt bij het bewerken van zandsteen kan silicose veroorzaken, een ongeneeslijke aandoening van de longen die uiteindelijk fataal is.

    De Steenhouwerswet van 1911 stelde om deze reden al enige eisen aan het gereedschap en de arbeidsomstandigheden, maar het werken met zandsteen bleef toegestaan. Op aandringen van zowel werknemers als werkgevers in de branche, verbood de overheid uiteindelijk in 1951, via een algemene maatregel van bestuur het werken met zandsteen.
    Het besluit had uiteraard gevolgen voor de restauratie van oude gebouwen, die vaak rijkelijk voorzien waren van Bentheimer en Obernkirchener zandsteen.

    Ontheffing van het besluit was mogelijk, maar alleen bij erkende monumenten en onder strikte voorwaarden die de gezondheid van de werknemers moesten waarborgen.

    Met de invoering van de Arbeidsomstandighedenwet 1998 is het Zandsteenbesluit ingetrokken en vervangen door artikel 4.60 van het Arbeidsomstandighedenbesluit , waarin de uitzonderingen zijn geregeld, en dat een certificeringsplicht bevat voor bedrijven die van die uitzonderingen gebruik willen maken.
     


    bron afbeelding Arbeidsomstandighedenbesluit:   wetten.overheid.nl

     

    Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:
    dd: 11-02-2017

     

     
    klik hier om naar boven te gaan