Konstruksjonstyper og stridsanlegg på Hegra festning

Konstruksjoner

På Hegra festning er det få konstruksjonstyper: armerte betongkonstruksjoner, underjordiske kommunikasjonsganger sprengt ut i fjell og spekkede gråsteinmurer. Det finnes i tillegg enkelte vegger i murstein og betong, og elementer i smijern. Stridsanleggene er hovedsakelig av tørrmurte gråsteinmurer, ofte i kombinasjon med overdekninger og brystvern i betong. Alle bygninger som tilhørte etablissementet og som forsvant i 1940, var oppført i tre. Nyoppførte bygninger er også i tre.

Materialer og teknikker

Hegra festning er anlagt i en solid bergart. Bergarten består av en matriks av lys glimmer, noe kloritt og biotitt samt en blanding av feltspat og kvarts. Bergarten klassifiseres som en sedimentær, kalkholdig sandstein betegnet gråvakke¹. Fortifikasjonene på Hegra er i hovedsak murt av stein fra de utsprengte tunnelene. Bruddstein ble hugget i nokså regulære former og satt opp eller murt med sementmørtel. Spor etter bor og meisel er fortsatt synlige på en del stein.

I Inventarium fra 1909 brukes, i beskrivelsene, ordene sement, sementmørtel, betong og jernbetong. Bruken av sement eller betong var tydelig formålsdifferensiert: Det ble brukt sement i alle gulvene i de underjordiske tunnelene, til kanongruvene samt i enkelte støpte elementer som avløps- og stikkrenner. Gulvene var støpt² på et underlagt av pukk og grus i diverse størrelser. Det ble videre brukt sement som puss både innvendig og utvendig i «finere» overflater som f.eks. innvendig i kommandotårn. Sementmørtel ble brukt som bindemiddel i de øverste lagene, til brystvern langs skyttergravene eller i fugene mellom mursteinene³. Betong⁴ ble derimot brukt til «grovere« elementer: i skyttergravoverdekninger, som fôring av tunnelåpninger, til utstøpning av gruver/sjakter og forsterkning av fjellsider. Betongen hadde ofte et blandingsforhold 1:3:5 (sement–sand–stein).

Fjellet, som anlegget er sprengt ut i, består delvis av glimmerskifer. Foto RLH.

Steinmur og betongdekke ved feltbatteriverket på hovedfortet er i forholdsvis bra stand. Slagene etter meisel er fortsatt godt synlig. Foto RLH.

I arkivdokumenter fra 1908 og 1909⁵ kommer det frem at sementen som ble brukt på Hegra kom fra Christiania Portland Cementfabrikk. Sementen ble levert på Hegra jernbanestasjon av firmaet Peder Bærrum fra Christiania. I 1908 bestilte ingeniørkaptein Thomas Neumann 50 tønner, og i begynnelsen av 1909 (brev av 18.1.1909) ca. 700 tønner (1 tønne var ca 180 kg sement). I brev av 24.9.1909 bestiller imidlertid Neumann mer sement fra leverandøren, til samme betingelser og pris (kr 6,39 pr tønne) som tidligere leveranse, til pågående arbeid på Ingstadkleiven – spesielt overdekninger av skyttergraver – og til Kleivplassen.

På den tiden fantes diverse firmaer i Norge som kunne levere sement av «prima» kvalitet som oppfylte kravene nedskrevet i «Almindelige betingelser for leverance av portland cement til Statens vei – havn – og vasdragsvæsen». Ingeniørvåpnet tinglyste hvert år anbud på leveranse av sement til militære ingeniørarbeider, og samtidig ble det innhentet forbruksbehov fra de forskjellige festningene. I 1909 deltok følgende firmaer i anbudskonkurranse: Juls E. Roy fra Christiania som leverte sement fra «The Antwerp Portland Cement Works», Pay & Brinck som leverte sement fra «Aalborg Portland Cement Fabrikk» i Danmark, Aktieselskabet C. Geijer & Co og Peder Bærrum fra Christiania som leverte sement fra Christiania Portland Cementfabrikk. (Approbasjonsbrev fra Generalinspektøren og chefen for ingeniørvåpnet om P. Bærrums anbud for året 1908 er datert 9.april og for 1909 datert 14.februar).

Portland Cement ble patentert i England i 1824 og hadde lignende egenskaper som hydraulisk kalk, men ble videreutviklet og allerede mot slutten av 1800-tallet hadde det avløst bruken av hydraulisk kalk her i landet, særlig etter at den første norske sementfabrikken ble etablert på Slemmestad i 1892. Datidens sement motsvarer et stykke på vei den som er på markedet i dag. Den viktigste forskjellen lå i at sementen den gang var grovere malt, noe som ga lavere fasthet og lengre herdetid.

Etter hvert etablerte det seg diverse firmaer i Trondheimsområdet som kunne levere prima norsk Portland sement. Trondhjems Actieteglverk kunne levere norsk sement fra Slemmestad for kr. 8,25,– per fustasje fritt tilkjørt Hegra festning allerede i 1907⁶. I 1913 tilbyr firmaet Kvam & Gisvold levering av sement til ingeniørkaptein M. Hanoa for kr. 6,40 pr fat (ca 130 kg). Det er også funnet et anbudsbrev datert 26.mai 1917 fra A/S Betonkompaniet i Stjørdal angående utførelse av kommandotårn for 7,5 og 10,5 cm kanoner samt ombygging av hovedkommandotårnet. I brevet⁷ står det at betongarbeid med jerninnlegg samt puss skal utføres med egenproduserte materialer.

Utgang til kanonstandplass fra forbindelsestunnel. Gulvet består av betong på et underlag av pukk og grus. Også trappen er av betong.

Kombinasjonen betong og jern: armert betong, ble brukt i alle selvbærende konstruksjoner. Det ble brukt H-bjelker i døråpninger og i enkle takkonstruksjoner over tunnelutganger eller skyttergravoverdekninger. I andre mer kompliserte strukturer som tårnkupler ble det brukt rundjern til armering av betongen. H-bjelker ble også brukt som bærende pilarer til overdekning av Nordre skyttergrav på hovedfortet. For øvrig finnes det en del elementer i smijern som beslag, låser og hengsler, åpningslemmer, grinder, gitterporter, stolper til piggtrådhinder, klemmer, lenker, kroker m.m.

Tak og vegger var i enkelte tunneler kledd med bølgeblikk. Platene var festet til fjellveggen med jernbolter med klammere og galvaniserte vannledningsrør. Alle hull til boltene var håndmeislet. På blikkplatene var det fastklinket kroker til å huke over rørene. Det er fortsatt mulig å se de opprinnelige boltene og rørene. De nåværende bølgeblikkplatene er fra restaureringen i 1980- årene.

Enkelte underjordiske rom er atskilt fra hovedtunnelene med mursteinsvegger. Veggene er murt med sementmørtel. På Kleivplassens batteri er ytterveggen til blenderingsrommet også bygget av murstein. Den var opprinnelig pusset utvendig.

Når det gjelder overflatebehandling var kommandotårnene innvendig sement- og kalkpusset. Utvendig var sementpussen overstrøket med en linoljebasert maskeringsfarge. Det er ikke funnet at andre betongkonstruksjoner i tunnelene var overflatebehandlet. Ut fra beskrivelsen av anlegget kommer det frem at alle dørene i tunnelene var malt uten at det er spesifisert type maling eller farge. For jernporter og gitterporter står det at de var malt med estergen, som muligens er en rustbeskyttende maling.

I den opprinnelige fortegnelse over etablissementets bygningsmasse fra 1909 fremkommer det at tømmeret til bygningene på festningsområdet var felt innenfor eiendommen, og videre hvilken overflatebehandling som ble brukt på de ulike flatene. Bygningene var kledd utvendig med tjæret panel, vinduer, dører og gerikter var malt, mens andre elementer som gesimsrenner, avløpsrør og takbordbeslag var i sink. De mer påkostete bygningene var malt istedenfor tjæret og hadde skifertak. Innvendig var panelet stort sett oljemalt (trolig linolje).

Steinsmur delvis spekket med betongmørtel. Foto RLH.

Bestilling av 700 tønner sement til bygging av festningen datert 1909. Riksarkivet.

Rustproblemer på smijern og andre stålelementer. Foto RLH.

Skader, reparasjoner og vedlikehold

Stein- og teglmurer

Bergarten der festningen er utsprengt, er en nokså typisk, mørk, jevnkornet, kalkholdig sandstein. Kalken i bergarten forekommer jevnt fordelt som relativt store korn i grunnmassen. Over tid skjer en sakte oppløsning av kalken (luting), som følge av surt nedbør og regnvann. Dette gir en viss økt andel hulrom og således en mer åpen struktur i steinen, noe som gjør bergarten mer følsom for frostsprenging⁸. Nåværende tiltak med å lukke fjellåpningene med presenning vinterstid har stor betydning for å holde tunnelene og bergrom frostfrie og dermed unngå ytterligere forvitring.

De fleste steinmurer til skyttergravene har pr. i dag ingen eller beskjedne skader. Noen av skyttergravene og brystvernene ble skadet under det kraftige bombardementet i april- og maidagene i 1940. Skadene er likevel beskjedne når man ser på festningen i sin helhet. Det som egentlig er den største trusselen for murverket er den omfattende mose- og vegetasjonsveksten. Dette skyldes delvis at den opprinnelige torvtekkingen ikke har vært vedlikeholdt. Dermed har det blitt grobunn for planteliv som har holdt på fuktigheten i muren og bidratt til å skape sprekker med innsig av regnvann som følge.

De viktigste skadeforebyggende tiltak for murverk er antagelig å holde murkronene tette og vegetasjonen borte. Ettersom de øverste lag av brystvernene er murt med sementmørtel, er det viktig å holde muren tørr, for det har vist seg at sementmørtel holder på fuktighet og fører til frostsprengning. Vedlikehold av murene må tilpasses murverkets karakter. Skadene fra 1940 har stor historiefortellende verdi og bør ikke repareres. Det er imidlertid viktig å forhindre ytterligere steinras.

Fuktigheten i de underjordiske tunnelene har alltid vært et problem. Likevel synes fjellet og teglmurene å være i god behold. Stål- og treelementer samt blikkplater ble imidlertid angrepet av fuktigheten allerede noen få år etter at festningen ble tatt i bruk, og i dag er ingen av de opprinnelige elementene av tre i behold og de av stål har store rustskader. Vannet og fuktigheten var det største problemet for både mennesker og utstyr som var lagret der.

Teglmuren på Kleivplassen er i meget dårlig stand: murstein forvitrer og mørtel er smuldret opp slik at hele muren er falleferdig. Dette beror muligens på at teglsteinen ikke var tilstrekkelig hardbrent, men mest skyldes det nok vannlekkasjer fra overdekningen, som har bidratt til stående fukt i murverket med frostsprengning som følge. Det viktigste tiltaket for å bevare teglsteinmuren er å hindre innsig av vann både fra taket og bakken.

Smijern

Smijern er et hyppig brukt materiale på Hegra festning. Dette var et forholdsvis kostbart materiale, som ble brukt der høy elastisitet, formbarhet og resistens var påkrevet.

Korrosjonen er det dominerende problemet for elementer av smijern. Luftforurensing, høy temperatur og nærvar av salt i tillegg til generell fuktighet påskynder rustprosessen. Korrosjonen forårsaker store problemer særlig i sammensetningspunkter. Stål og jern har den ubehagelige egenskapen at de ekspanderer kraftig ved korrosjon, hvilket kan gi store og destruktive ekspansjonskrefter i fuger mellom både samme og andre metaller samt mot andre materialer som stein, murverk, betong m.m.

Armert betong

Med armerte betongkonstruksjoner reiser det seg nye problemstillinger for antikvarisk vedlikehold. Nyere erfaring har vist at armert betong ikke er det evigvarende og vedlikeholdsfrie materialet man trodde i begynnelsen av 1900-tallet. Armert betong blir utsatt for ulike kjemiske, biologiske og fysiske nedbrytingsmekanismer over tid (korrosjon av armering forårsaket enten av klorider eller karbonatisering, alkalireaksjoner, kalkutfelling, frostskader etc.) som kan føre til at konstruksjonen får alvorlige skader. Sprekk og riss i betongen skyldes ofte armeringskorrosjon og alkalireaksjoner. Kalkutfelling skyldes fukttransport gjennom konstruksjonen, mens bomskader vanligvis skyldes frostsprenging.

Armeringskorrosjonen er den mest utbredte skaden for armerte betongkonstruksjoner. På grunn av den ferske betongens høye pH-verdi dannes en tett, beskyttende oksidhinne rundt armeringen. Denne hinnen hindrer korrosjon, men vil over tid bli ødelagt pga.. kloridinntrengning eller når karbonatiseringsfronten kommer fram til armeringen. Når dette inntreffer begynner korrosjonen. Jern som korroderer øker i volum (opp til 5- 7 ganger), noe som fører til en sprengvirkning i betongen. Over tid vil dette føre til oppsprekking og delaminering av betongen.

Overdekning av tunnelutgang i gorgen består av H-jernbjelker og betong. Foto RLH.

Jernbjelkene i betongoverdekningen av nordre skyttergrav på hovedfortet har siden 1910 vært utsatt for sigende vann, vær og vind, noe som har medført omfattende rustskader. Foto RLH.

Vegetasjonen invaderer festningen. Over tid er dette uheldig fordi røttene utvider seg med påfølgende sprengningseffekt, samt at de holder på fuktigheten i murverkene og dermed forårsaker frostsprengninger.

Veggene til mannskapsbrakken ser ut til å være oljemalt i dette bildet fra Røde kors ferieleir i 1939. Privat samling Trøndelag.

I hovedtunnelen var bølgeblikkplatene festet til taket med jernbolter og galvaniserte vannledningsrør.

Enkelte konstruksjoner på Hegra festning – som kommandotårnet – er blitt bombet og armeringen, som står eksponert for vær og vind, ruster. Det er stor fare for at korrosjonen vil fortsette innover i konstruksjonen med rustsprenging til følge. I konstruksjonene med H-bjelker har rustsprengningen allerede angrepet betongen slik at oppsprekkings- og delamineringskader er godt synlige. Rustprosessen på noen av smijernselementene inne i fjellet er kommet så langt at utbedringstiltak bør iverksettes straks. Pr. i dag finnes en del metoder til utbedring av armeringskorrosjon (realkalisering, katodisk metode, korrosjonsinhibitorer, mekaniske reparasjoner, overflatebehandling osv). Ved valg av metode må det tas hensyn til økonomi, erfaring, pålitelighet og reparasjonens levetid samt elementenes egenart, utforming, materiale, verneverdi osv.

En annen typisk og utbredt skade er kalkutfelling. En forutsetning for kalkutfelling er rik tilgang på fuktighet (relativ fuktighet større enn 80 %) – noe som vil være tilfelle for alle utvendige betongflater på Hegra festning: overdekning, kommandotårn, kanonstandplass og brystvern. Disse elementene utsettes for fuktighet både fra bakenforliggende jord, grunn og nedbør. Den observerte kraftige kalkutfellingen på de fleste betongoverflatene viser at det foregår omfattende fuktlekkasje/ fukttransport i konstruksjonen. Pr. i dag finnes ingen metoder som med sikkerhet kan stoppe videreutvikling av kalkutfelling. Det beste man kan gjøre er å iverksette tiltak for å redusere fuktighetsnivå i betongen. Dette er utfordringen. Det kan være aktuelt med impregnering, nytt overflatesjikt, nytt påstøp, elektrokjemisk uttørking etc. Valg av metode må vurderes i forhold til hvert enkelte element. Det vil også være gunstig å fjerne kalkutfelling, slik at en unngår fuktopphoping i betongkonstruksjonen bak utfellingssjiktet og dermed utvikling av frostskader, og å drenere slik at en unngår stående vann i grunnen. Kulturminnehensyn tilsier minst mulig inngrep i konstruksjon og helst reversible tiltak.

Fuktigheten kan også sette i gang en kjemisk reaksjon mellom alkaliene i sementen og eventuelle reaktive tilslag, slik at det dannes en svellende gelé som fyller riss og porer i betongen og medfører en sprengvirkning inne i konstruksjonen. Denne reaksjonen kalles alkaliereaksjon⁹.

Forvitret murstein pga. innsig av vann fra overdekningen. Foto RLH.

Armeringen står eksponert for vær og vind med fare for at korrosjonen vil fortsette innover i konstruksjonen. Foto RLH.

Om utbedringsmetoder kan man generelt si at mens man ved vedlikehold og restaurering av bevaringsverdige trebygninger får best resultat ved bruk av tradisjonelle teknikker og metoder, vil man med tilsvarende valg i forhold til betongkonstruksjoner ofte få et resultat som ikke er teknisk tilfredsstillende og som genererer nye vedlikeholdsproblemer innen kort tid. Man har derfor i flere sammenhenger valgt å legge vekt på å beholde konstruksjonens form, og tillate bruk av nye materialer og teknikker. Slike vurderinger må imidlertid tas i hvert enkelt tilfelle, og etter en faglig tilstandanalyse av betongkonstruksjonene. Restaureringsarbeid må også sees i forhold til målsettingen med bevaringen og det enkelte inventarets verdi og bevaringsgrad. Utbedring av betongskader må ikke settes i gang uten at det i forkant er gjennomført en grundig tilstandsanalyse. Hensikten er kartlegging av skadeårsak, vurdering av skadeomfang, skadens konsekvens og aktuelle utbedringstiltak. Jevnlig utbedring og reparasjon av riss og småskader er ellers den beste måten man hindrer større reparasjonsarbeider på.

Utsikten mot dalene er forhindret. Her vil rydding av skog for å markere skuddfeltet hjelpe til forståelse av den opprinnelige situasjonen.

Pipeløpet fra indre oppholdsrom i hovedtunnel. Foto RLH.