Murbygninger og stridsanlegg

Konstruksjoner

Den antikvarisk verdifulle bygningsmassen på Kristiansten omfatter murbygninger. Vi finner to typer murverk representert: rene teglkonstruksjoner (i 0002 Kommandantboligen, 0005 Haubitsmagasinet og 0011 BSIT) og bruddsteinsmur (i 0001 Donjonen og i store deler av festningsmurene).

Materialer

Stein og murstein

Steinmaterialet som har vært brukt ved Kristiansten festning har nok lokalt opphav. Det ligger i sakens natur at steinmaterialet har vært ransportert over en kortest mulig strekning i en tid da transport av tunge masser var en besværlig operasjon. Til fortifikasjonene og de ruddsteinsmurte bygningene har det trolig vært brukt stein fra locale brudd, selv om stein til spesielle formål (f.eks. huggenstensdetaljer) kan ære transportert overlengre avstander. Teglen er høyst sannsynlig også fra distriktet: Teglbrenning skal på Bakklandet ha tradisjoner helt tilbake til 1200-tallet.

Kalk. Typer og anvendelser¹

Bindemiddelet har tradisjonelt vært kalk. Brent kalkstein (steinkalk, hurtigkalk) blir lesket, dvs.tilført vann, og dermed omgjort til indemiddel. Dette skjer gjennom en kjemisk prosess der steinen går i oppløsning under stor varmeutvikling. Leskingen kan skje gjennom tørrlesking, hvor det blir tilsatt akkurat nok vann til at den brente kalksteinen faller sammen til pulver (melkalk), eller gjennom våtlesking, hvor det brukes et overskudd av vann slik at det dannes en deigaktig masse (deigkalk). Bindemiddel tilsatt sand og vann utgjør mørtel. Kalkmørtel brukes konstruktivt til sammenføyning av steinmaterialer og murstein og til puss og overflatebehandling. Vanlig luftherdende kalk (luftkalk) herder ved at materialet opptar kulldioksyd fra luften – den samme mengden som ble drevet ut gjennom brenningen. Når mørtelen har herdet, går kalken i kjemisk forstand tilbake til utgangspunktet, lik den kalksteinen som ble tatt ut av fjellet, men nå omdannet i en annen form, en «limende»² sammenbindende masse blandet oppmed sand og grus.

Luftkalk, tidligere kalt fet kalk, har vært brukt som bindemiddel i Norge siden middelalderen, også I festningsmurer. En slik kalk har høyt innhold av kalsiumkarbonat (over 90–95 %) og lavt innhold av såkalte forurensninger. Ren luftkalk herder relativt sent og har lav trykkstyrke (øker langsomt over tid) samtidig som den har høyt kapillærsug og porøsitet. Men den har stor evne til å oppta eventuelle bevegelser i muren, stor «pusteevne»(permeabilitet), er som mørtel lett å arbeide med og gir en levende og vakker murflate.

Den relativt svake luftkalken kunne også erstattes, eventuelt forsterkes med hydraulisk kalk eller tilslag av sement (kunstig hydraulisk kalk; se nedenfor).Naturlig hydraulisk kalk, historisk gjerne kalt mager kalk,³ er vanligvis fremstilt av kalk som inneholder leire, silikater, aluminater og andresåkalte forurensninger som bidrar til at kalkmørtelen også herder i reaksjon med vann. Hydraulisk kalk gir (avhengig av styrke) en mørtel med høyere trykkstyrke, raskere herding og mindre kapillærsug (viktig for eksempel i sokkelpuss). På «minussiden» gir den en mindre fleksibel mørtel med lavere permeabilitet.

Det er sannsynlig at man har differensiert broken av kalkmørtel etter formålet: Til mindre utsatte konstruksjoner/konstruksjonsdeler kunne man gjerne bruke den rimelige luftkalken. Til festningsmurene, som var mer utsatt for værbelastninger og dessuten skulle tåle å bli truffet av kanonkuler, kunne den sterkere, men dyrere hydrauliske kalken forsvares.⁴ Antagelig var broken begrenset til utvendige deler av murverket; inne I murene kunne man gjerne bruke luftkalk.

Lagring av deigkalk i såkalte kalkkuler eller spunsede kammere, er kjent siden middelalderen og har også vært vanlig på festningsverkene. Formålet var å kunne lagre kalken uten at den herdet, samt at den også fikk forbedrede egenskaper gjennom lagringen. Kulekalk gir i seg selv «svake» mørtler; hydraulisk kalk over en viss styrke kan ikke lagres på denne måten fordi herdeprosessen starter i den fuktige kalkkulen. At vi finner beskrevet slike kuler i festningenes inventarbeskrivelser m.v. viser at våtlesket luftkalk har vært et helt vanlig innslag I byggeriet. Slik kalk har nok i første rekke inngått i mørtler som skulle brukes til puss og hvitting. Omfanget av bruken av kulekalk er dog beheftet med usikkerhet.

Kalkforekomster. Transport av kalk

Sannsynligvis har de fleste kalkmurte bygninger i Trondheimsområdet fått forsyninger av kalk fra indre deler av Trondheimsfjorden, der det fortsatt tas ut kalk. Området har flere gode kalkfjellforekomster der man har drevet uttak og brenning helt siden middelalderen slik som ved Straumen nord for Verdal. Råmaterialet som brytes i dag I Tromsdalen øst for Verdalsøra er svært rent med et kalkinnhold på ca. 95–98%. De historiske bruddene som i dag er nedlagt ga sammen med brennemetodene en noe mer forurenset kalk, men sammensetningen kan variere og er ikke tilstrekkelig undersøkt. Det er sannsynlig at Kristiansten har fått kalk fra området og at den i noen tilfeller måtte forsterkes eller gjøres hydraulisk for bruk på utsatte steder.

Kalk som skulle transporteres ble både levert som stykk- eller steinkalk og som melkalk, dvs. tørrlesket kalk, som fyller langt mindre enn steinkalk (brent, ulesket kalkstein) og er et sikrere product under transport. Den sterke varmen som utvikles når det kommer vann til, gjorde det farlig å transportere ulesket kalk usikret i datidens båter selv om den ble oppbevart i forseglede tønner. Både hydraulisk kalk og luftkalk er blitt tørrlesket. Metoden gjorde at materialet ble mindre voluminøst. For luftkalk kan imidlertid fremgangsmåten gi en dårligere kvalitet på kalken fordi denne kalktypen lett tar opp fukt og kulldioksyd fra luften og starter herdingen før videre bearbeiding eller bruk. Kravet til kvalitet kan derfor være årsaken til at det var helt vanlig å transportere steinkalk selvom melkalken var sikrere og utgjorde et mindre volum.

Overflatebehandling av murbygninger har tradisjonelt vært differensiert: Innendørs må man I analogi med observasjoner fra andre festningsverk anta at limfarve ble benyttet i interiører til et stykke inn på 1900-tallet. Utvendig ble pussede bygninger kalket (en tradisjon som i de senere år er gjenopptatt på festningene).

Fremstilling av mørtler

Spekteret av kalkmørtler har vært stort, avhengig av råstofftilgang, bruksområde og tradisjoner. Begrensede undersøkelser gjør at man har liten oversikt over kvaliteten på historiske mørtler i Norge, råstoff og hvilke metoder som har vært brukt for å forsterke materialet dersom det var behov for det. De fleste naturlige kalkforekomster har større eller mindre innslag av forurensninger. Kalken fra Hylla-området, som antagelig har vært brukt til Kristiansten, har små slike innslag. Førindustrielle brennemetoder ga imidlertid en viss forsterking til det ferdige produktet. Innslag av trekull fra brenselet er påvist i historiske mørtler. Lang brennetid i datidens ovner førte også til at reaktive silikater I råstoffet gjorde seg gjeldende.⁵ Begge deler bidrar til en viss hydraulisk virkning. Brent kalk kunne også forsterkes gjennom produksjonsmetoden på byggeplassen, lesking sammen med sand eller ved ulike tilslag.

Den enkleste formen for mørtelfremstilling er å blande i sanden allerede under lesking av kalksteinen, mens det ennå foregår en sterk varmeutvikling.Tradisjonen med såkalt mørtellesking er kjent både fra Norge og fra utlandet. En slik mørtel ble blandet direkte på byggeplassen og brukt suksessivt, gjerne mens den ennå var varm og ekspanderte svakt slik at den fylte ut hulrom i selve byggematerialet. Mange hvite «kalkutblåsinger » i kalkmørtlene; sentleskede partikler med ren kalk som først har «sprunget» etter at mørtelen er brukt i en struktur, indikerer anvendelse av mørtellesking, eventuelt at mørtelen er brukt i helt fersk tilstand. I festningsverk og byggverk som ble oppført på kort tid har metoden trolig blitt brukt i stort omfang. Mørtellesking ga visse fordeler mht. hurtigere herding og kunne også brukes ved lavere temperaturer enn det som i dag er vanlig ved muring med kalk – noe som gjorde at byggesesongen kunne forlenges, ikke minst viktig langt mot nord.

Det har også vært svært vanlig å leske opp partier av kalk i kasser som man lot ligge fra én til fjorten dager, avhengig av alktype/bruksområde, før den suksessivt ble blandet med sand, eventuelt videre bearbeidet (slått/pisket/blandet i mørtelkvern) oganvendt. Likeledes har man lesket brent kalk med rikelig mengde vann (våtlesket), siktet og foredlet materialet til kulekalk, vanligvis i nedgravde, spunsede eller støpte kammere eller kuler i bakken som sørget for at kalkdeigen stod frostfritt. Langtidslagretkulekalk blir fullstendig gjennomlesket og er særlig egnet til puss. Mens mindre kalkutblåsinger har liten betydning i murmørtler,⁶ vil «kalksprang» i puss være skjemmende og i verste fall føre til pussnedfall. Kun rene og meget svakt hydrauliske mørtler kan lagres i kuler.

Mørtel til puss har nok i mange tilfeller vært armert med dyrehår, eksempelvis fra svin. Hår ble også gjerne tilsatt mørtel som skulle brukes til fuging rundt dører og vinduer, og til understrykning av tegltak.

Sementens inntog

Portlandsement kom etterhvert til å avløse broken av hydraulisk kalk, spesielt etter at Christiania Portland Cementfabrik ble etablert på Slemmestad i 1892. Mellom 1900 og 1940 ble det vanlig å tilsette en liten mengde portlandsement i kalkmørtel, såkalt forlenget mørtel, for å gjøre den hardere og oppnå raskere herding. Ved midten av århundret, etter at mursementen gjorde sitt inntog, ble blandingsforholdet omvendt; en større mengde sement tilsatt en mindre mengde kalk for å sikre en god bearbeidbarhet, KC-mørtel. På 1960-tallet begynte man ved utbedringer å gå over til rene sement- eller betongmørtler.

Etter at sementbaserte produkter har vært nær enerådende innen murerfaget i generasjoner, også ved vedlikeholdsoppgaver på eldre byggverk, har det oppstått et brudd i kunnskapstradisjonen. I store deler av den vestlige verden har man nå I lang tid arbeidet med å gjenvinne kunnskaper og ferdigheter. Dette begynner å gi en rekke håndfaste resultater.

Skader, vedlikehold

Murbygninger

Sementbaserte mørtler og moderne overflatebehandlinger er for sterke, tette og uelastiske til å harmonere med tradisjonelle produkter. Tette sjikt hindrer fuktvandring og fører til fuktoppsamling I murverket med påfølgende skader. I erkjennelsen av dette har sementholdig puss og fuger (fra omtrent 1930 frem mot 1990) blitt fjernet og erstattet med kalkbaserte mørtler.

0001 Donjonen har selv etter omfattende restaurering etter ovennevnte prinsipp tilbakevendende skader. Her er pusslaget nå differensiert med bruk av hydraulisk kalkmørtel på de mest utsatte vegg- flatene. Fuktsamling i kjelleren til 0005 Haubitsmagasinet kan føre til irreversible skader: Her er det akutt behov for drenering langs ytterveggene. 0011 BSIT trenger omlegging av tak samt utbedring av renner som gir noe fuktighet på fasaden. 0002 Kommandantboligen er nylig restaurert.

Festningsmurer

Festningsmuren på Kristiansten omfatter 35 vegger i naturstein hvorav tre er utført som tørrmur (uten mørtel i fugene): 1009 Kronprinsens bastions innvendige revetementsmurer mot syd, vest og nord. De fleste av innermurene er restaurert, med bl.a.fjerning av sementholdige reparasjoner, men det er fortsatt behov for refuging og istandsetting avmurenes utvendige flater (totalt ca. 2700 m²), som har en rekke skader forårsaket av feil fugemørtel.De største skadene består av forskyvning av stein på murkronen, sprekkdannelser, riss, utglidninger og utbulinger forårsaket av tele i murkjernen – sistnevnte i stor grad en følge av sementholdige mørtler som har holdt på fuktigheten. En generell følge av samme er også at mye av kalkmørtelen I murene i dag har en sterkt redusert fasthet.

For yttermurene gjelder generelt at det er behov for omfuging av alle fuger murt med sementholdig mørtel samt behov for ommuring av murens øverste ½-meter med legging av membran og dreneringsrør. Også drenering av retransjementet for å lede vannet vekk fra vollene vil være påkrevd.

Valg av restaureringsmørtler

For å ivareta det enkelte bygg eller anleggs historiske autentisitet, skal valg av restaurerings- og utbedringsmørtler så langt mulig være basert på kunnskap om den aktuelle situasjon. Erfaringer fra utbedringer av tilsvarende bygninger/anlegg (tidsperiode, type) bør trekkes inn, særlig hvis den historiske dokumentasjonen om bygningen er mangelfull. Standardoppskrifter anbefales ikke for inventarer i verneklasse I. Alle løsninger skal godkjennes av Nasjonale Festningsverk og Riksantikvaren. Så langt mulig bør det settes opp prøver på puss-, fuge- og spekkemørtler i god tid før arbeidet starter for utprøving og godkjenning. Fjerning av gammel puss skal likeledes avklares, eventuelt følges av antikvarisk kontrollør og dokumenteres.

På grunn av tradisjonsbruddet i murerhåndverket gjelder særskilte prosedyrer for restaureringsarbeider i mur (kalkarbeider). Materialer, metoder og forhold knyttet til arbeidssituasjonen (temperature m.v.) skal dokumenteres etter nærmere retningslinjer for å vinne erfaringer ved fremtidige arbeider. Under og etter at arbeidet er fullført må det tas hensyn til de spesielle forutsetningenesom gjelder for materialet som er valgt (luftkalk, hydraulisk kalk, annet) med hensyn til herdebetingelser, ettervanning og behov for beskyttelse mot sol/uttørking eller frost. Det skal utarbeides prosedyrer for ivaretakelse av slike hensyn som utførende entreprenør/håndverker, byggeledelse, lokale driftsansvarlige og Nasjonale Festningsverk ved antikvarisk kontrollør er kjent med og bundet av med hensyn til oppfølging.

Byggforsk utarbeidet i 2003 en rapport om restaurering av festningsmuren (prosjekt 5 AK 7000428) som detaljert beskriver skadetyper/-omfang og anviser en restaureringsmetodikk. Supplerende undersøkelser er utført i 2006 og ble samlet i en komplett tilstandsanalyse og tiltaksplan i løpet av 2007. Senere har Forsvarsbygg gjennomført rullerende tilstandsanalyser hver femte år.