Kalk branden en blussen

Waarom dit telt

Kalk is het bindmiddel waarmee bijna alles gebouwd is wat ouder is dan honderd jaar: mortel, pleister, witkalk. Als cement op is, is gebrande kalk het enige bindmiddel dat je met steen, schelpen en hout zelf kunt maken, en je hebt het ook nodig voor latrines, leer en maïs. Maar ongebluste kalk is een van de gevaarlijkste stoffen in dit boek: ze kookt met water, verbrandt huid en maakt ogen blind. Dit hoofdstuk gaat daarom evenveel over blussen als over branden.

Eerst doen

1. Zoek kalksteen, marmer of schelpen en test ze: een druppel azijn (11.05 Azijn maken) moet bruisen.
2. Verzamel droog hout: reken op minstens een kwart tot driekwart van het gewicht van de steen.
3. Kies een plek ver van bebouwing, bos en struiken, buiten het stookverbod, met water en een schep bij de hand.
4. Bouw een kleine kuil- of klampoven en stook hem twee tot drie dagen onafgebroken.
5. Laat de oven minstens twee dagen afkoelen voordat je erbij komt. Niet erin klimmen.
6. Blus de kalk buiten, met bril, handschoenen en lange mouwen, door kalk bij water te doen en nooit andersom, en laat het deeg maanden rijpen.

Wat je nodig hebt

• Kalksteen, marmer, krijt of schelpen in brokken van vuist- tot hoofdgrootte, 100 tot 150 millimeter is de gangbare maat. Schelpen kunnen heel.
• Droog brandhout: 250 kilo per ton steen in een goede schachtoven, tot 800 kilo per ton in een eenvoudige klampoven. Voor 100 kilo steen dus 25 tot 80 kilo hout (05.15 Bijl, zaag en brandhout).
• Een helling of een kuil, losse stenen of leem voor de ovenwand, en een paar grote platte stenen voor het stookgat.
• Een veiligheidsbril die aansluit, chemicaliënbestendige handschoenen, lange mouwen, laarzen, een stofmasker of een natte doek.
• Een vat of een kuil met plastic folie om in te blussen, een houten roerstok van minstens een meter, een zeef van ongeveer 3 millimeter.
• Twee emmers schoon water naast je: één voor het blussen, één alleen om ogen en huid te spoelen.
• Gesloten vaten of een kuil met deksel voor het kalkdeeg, en droge, dichte zakken of vaten voor kalkpoeder.

Werkwijze

Wat er gebeurt: de kalkkringloop

Kalksteen, krijt, marmer en schelpen bestaan uit calciumcarbonaat. Verhit je dat tot ongeveer 900 tot 1000 graden, dan ontsnapt koolzuurgas en blijft calciumoxide over: ongebluste kalk. Volgens Practical Action gebeurt dat bij rond 1000 graden gedurende meerdere uren; met hout haal je ongeveer 900 graden, wat volgens kalkbranders een reactieve, goede kalk geeft, terwijl boven 1200 graden de kalk "doodbrandt" en niet meer blust. Giet je water op ongebluste kalk, dan reageert ze heftig, onder grote hitte, tot calciumhydroxide: gebluste kalk. Die neemt uit de lucht langzaam weer koolzuur op en wordt opnieuw calciumcarbonaat: zo verhardt mortel en pleister (11.08 Mortel en kalkpleister). Een ton steen levert iets minder dan een halve ton ongebluste kalk, zegt dezelfde praktijkbron; de rest is het gas dat je kwijt bent.

De grondstof vinden en testen

• Steen en schelpen. Natuurlijke kalksteen is er alleen in Zuid-Limburg (mergel) en bij Winterswijk in de Achterhoek wordt getoetst. De oude Nederlandse oplossing waren schelpen: eeuwenlang de gewone grondstof voor kalk in pleister en metselmortel, schrijft de baksteenbranche (KNB), gebrand in schelpkalkbranderijen waarvan de resten nu zeldzaam zijn wordt getoetst. Schelpen liggen op elk Noordzeestrand en op de wadplaten. Spoel ze zout- en zandvrij en droog ze.
• Puin. Oude kalkmortel, krijt uit een schoolbord, kalkzandsteen en marmeren vensterbanken zijn ook calciumcarbonaat (10.13 De stad als voorraadkast). Marmer brandt prima; in Costa Rica gaat het in dezelfde soort oven. Beton en gips niet. De test: een druppel azijn of een scheut citroensap op een vers breukvlak moet bruisen wordt getoetst. Bruist het niet, dan is het zandsteen, graniet of iets anders en brandt het niet tot kalk. Donkere, kleiachtige kalksteen geeft een hydraulische kalk die ook onder water verhardt; dat is voor buitenwerk eerder een voordeel dan een nadeel, zegt Practical Action. Kalksteen met veel magnesium (dolomiet) brandt bij een lagere temperatuur, maar blust traag en kan later in de muur gaan zwellen; daar is langdurig blussen in een kuil de remedie.

Een kleine oven: kuil of klamp

De eenvoudigste methode, een hoop hout met kalksteen erbovenop, levert volgens Practical Action minder dan 500 kilo kalk per keer en verspilt veel hout. Een stap beter is een kuiloven in een helling, zoals de ovens in de kalkstudies van Practical Action:

1. Graaf in een droge helling een ronde kuil van 1 tot 1,5 meter doorsnede en 1,5 tot 2 meter diep, of stapel een ronde wand van losse stenen met leem ertussen wordt getoetst. In laag land met hoog grondwater graaf je niet: bouw dan de wand op vlakke grond (zie Als je iets mist) wordt getoetst. Geen cement: dat barst bij hitte.
2. Maak onderaan, aan de dalkant, een stookgat van ongeveer 40 bij 40 centimeter met een platte steen als latei wordt getoetst.
3. Bouw boven het stookgat een gewelfje van de grootste kalkstenen, elke steen leunend tegen de volgende, zodat er een vuurkamer onder blijft. Dit is het moeilijkste werk; in de kalkovens van Costa Rica beschrijft Practical Action precies zo'n gewelf van grote blokken boven de stookgeul.
4. Stapel daarop de rest van de steen, grof onderaan en steeds fijner naar boven, zoals de ovens van Costa Rica van 40 centimeter onderaan naar 2,5 centimeter bovenop. Laat kieren voor de trek. Schelpen kun je in lagen afwisselen met dun hout.
5. Dek de bovenkant af met een laag kleinere stenen of gras-plaggen met een paar trekgaten, zodat de hitte niet meteen ontsnapt. Een alternatief voor schelpen en kleine hoeveelheden is de aardewerkkuil uit VK.H04 Aardewerk bakken in een kuil, maar die haalt de temperatuur maar op enkele plekken en levert half gebrande kalk wordt getoetst.

Stoken

1. Steek het vuur in de vuurkamer aan en stook de eerste uren rustig op, zodat het vocht uit de steen kan zonder dat de steen springt.
2. Stook daarna onafgebroken, dag en nacht, met iemand wakker. In Costa Rica duurt het branden van 30 ton marmer 60 uur na 10 uur laden. Voor een kuil van een paar honderd kilo reken je twee tot drie etmalen wordt getoetst.
3. Houd het vuur fel en de kamer vol. Een oranjegeel gloeiende top is het teken dat de hitte boven aankomt; een rode gloed is te koud wordt getoetst.
4. Je bent klaar als de bovenste stenen van kleur veranderen, licht en wit worden en de stapel merkbaar inzakt, meestal een vijfde tot een derde wordt getoetst. De kalkbranders van Costa Rica stoppen met stoken op de kleurverandering van de top en dekken de oven dan af met een laag gebluste kalk om de laatste hitte binnen te houden.
5. Sluit het stookgat en de trekgaten en laat de oven twee tot drie dagen afkoelen. Haal de kalk er pas uit als de oven koud is. Hout: wilg, populier, dennenhout en sloophout zonder verf. Het hout moet droog zijn (VK.C09 Brandhout stapelen en drogen). Houtskool kan ook, maar is te kostbaar (11.02 Houtskool branden).

Keuren

Haal de kalk met handschoenen en bril uit de oven en keur elk brok:

• Goed gebrand: licht, wit tot lichtgrijs, breekt makkelijk, bruist niet op azijn, en een vuistgroot brok in een emmer water wordt binnen een kwartier heet en valt uiteen tot pap wordt getoetst.
• Onderbrand: zwaar, met een donkere harde kern, bruist op azijn. Terug in de volgende oven.
• Doodgebrand: glazig, gesinterd, blust niet of pas na uren. Weggooien of als steenslag gebruiken. Werk de goede kalk dezelfde dag af: ongebluste kalk trekt vocht en koolzuur uit de lucht en wordt binnen weken onbruikbaar als ze open ligt. Practical Action meldt dat kleine producenten vaak te lang wachten en onvolledig blussen, met zwellende mortel als gevolg wordt getoetst.

Blussen tot kalkmelk en kalkdeeg

Blussen is scheikunde met geweld: calciumoxide pakt water en maakt daarbij zoveel warmte dat het water kookt, de brokken uit elkaar springen en kalkmelk in het rond spat. Doe dit buiten, bovenwinds, met niemand in de buurt en met de spoelemmer naast je.

1. Zet een vat, een trog of een met folie beklede kuil klaar en vul die voor een derde met schoon water.
2. Doe de kalk in porties bij het water, nooit water op een hoop kalk wordt getoetst. Roer met een lange stok. Het gaat sissen, koken en dampen; blijf op afstand en adem de damp niet in.
3. Blijf water toevoegen zodat de kalk altijd onder water staat en de massa dik blijft als yoghurt; te weinig water laat de kalk "verbranden" en geeft korrels, te veel koud water in één keer "verdrinkt" haar en geeft een arme kalk wordt getoetst.
4. Roer tot alles uiteen is gevallen en er geen hete brokken meer zijn. Giet de kalkmelk door een zeef van ongeveer 3 millimeter in een schoon vat, zodat onverbrande kernen en steentjes achterblijven.
5. Laat de melk bezinken. Giet het heldere water erboven af; wat blijft staan is kalkdeeg, zegt Practical Action: dik, glad, wit.
6. Dek het deeg af met een laag water van enkele centimeters en een deksel. Onder water blijft het jaren goed en wordt het beter. Rijp minstens drie maanden voor pleister, zoals de vakliteratuur over kalkpleister aangeeft; voor mortel kan het eerder, voor fijn pleisterwerk liever een jaar wordt getoetst.

Waar je het voor gebruikt

• Mortel en pleister. Het hoofddoel: 11.08 Mortel en kalkpleister en 12.03 Muren en draagconstructies.
• Witkalk. Kalkdeeg aangelengd met water tot dunne melk, in meerdere dunne lagen op een vochtige muur, binnen en buiten. Witkalk ademt, weert zon en remt schimmel en ongedierte op stalmuren door de hoge pH wordt getoetst. Talg of lijnolie erdoor maakt het regenvaster.
• Latrines. Een schep gebluste kalk over de ontlasting houdt vliegen en stank weg; ongebluste kalk hoort er niet in (02.10 Een latrine graven).
• Maïs. Een kleine hoeveelheid schone gebluste kalk maakt het niacine in maïs opneembaar (VK.D03 Maïs nixtamaliseren met kalk of houtas). Alleen kalk uit schone steen of schelpen, nooit uit puin met verf of gips.
• Leer. Een kalkbad maakt het ontharen van huiden mogelijk wordt getoetst (11.10 Leer looien).
• Grond. Voor zure grond gebruik je gemalen ongebrande kalksteen of schelpen, niet gebluste en zeker niet ongebluste kalk: de voorlichting van Oregon State University noemt gebluste kalk onveilig voor tuin en gazon, omdat ze huid verbrandt en het bodemleven te snel aantast; gemalen kalksteen werkt langzaam en veilig (13.02 Bodemleven en compost).
• Water: niet zonder kennis. Waterbedrijven gebruiken kalk om hard water te ontharden en bezinking te versnellen, maar dat vraagt doseren, meten en daarna weer neutraliseren. Water met kalk erin heeft een pH boven 11 en is volgens Amerikaanse drinkwaterrichtlijnen, die naar de WHO verwijzen, niet drinkbaar en bijtend voor ogen en huid wordt getoetst. Maak drinkwater veilig met de methoden in 02.01 Water drinkbaar maken, niet met kalk.

Stookverbod en rookoverlast

Een kalkoven brandt dagen en rookt zwaar. Open vuur van deze omvang is zonder ontheffing van de gemeente verboden wordt getoetst; zolang er een gemeente is, vraag je die aan. In fase 2 van het natuurbrandrisico mag je hoogstwaarschijnlijk niet meer stoken, ook niet met een ontheffing (Brandweer). Na een ineenstorting blijft de reden: er komt geen bluswagen. Brand daarom alleen in een natte periode, op kale grond met een brandgang, zonder wind, ver van heide, duin en bos (01.12 Vuur maken en beheren, 05.14 Brand voorkomen en blussen). Zet de oven benedenwinds van de bewoning, waarschuw buren, en stook met droog hout: natte rook is dikker en giftiger. Houd kinderen en dieren weg tot de oven koud is.

Zo weet je dat het werkt

• De gebrande brokken zijn licht, wit en bruisen niet meer op azijn.
• Een brok in water wordt binnen een kwartier te heet om aan te raken en valt uiteen tot een gladde pap.
• Na het zeven blijft er weinig achter: minder dan een tiende van het gewicht aan kernen en steentjes wordt getoetst.
• Het kalkdeeg is glad, wit en vettig als roomboter en bevat geen korrels die je tussen je vingers voelt.
• Een proefstuk pleister van het deeg vertoont na een maand geen knalgaatjes of witte puisten.
• Niemand heeft brandwonden of rode ogen opgelopen, en de spoelemmer is nog vol.

Zo weet je dat het misgaat

• De steen is na het branden nog zwaar en bruist op azijn: te koud of te kort gestookt. Opnieuw in de volgende oven, met meer hout en een dichtere afdekking.
• De brokken zijn glazig en blussen niet: doodgebrand, te heet of te lang. Weggooien; minder hout, kortere stooktijd.
• Het blussen komt niet op gang: oude, aan de lucht verweerde kalk of onderbrande steen. Gebruik haar als steenslag of voor de latrine, niet voor mortel.
• Het deeg bevat korrels of er komen later witte puistjes en gaatjes in de pleister: onvolledig geblust of dolomiet. Langer zeven, langer rijpen, en volgende keer langer blussen.
• Iemand krijgt kalk in het oog: meteen 15 minuten of langer spoelen met schoon water, oogleden open, daarna VK.B10 Oogletsel spoelen en afdekken.
• Mensen bij de oven krijgen hoofdpijn of worden duizelig: koolmonoxide en koolzuur. Weg van de oven, bovenwinds, en nooit over de rand hangen (05.06 Veilig verwarmen en koolmonoxide).

Als je iets mist

Achtergrond

Branden drijft het koolzuur uit de steen; dat kost veel warmte en vooral tijd, omdat de hitte van buiten naar binnen in elk brok moet trekken. Daarom brandt een vuistgroot brok door en blijft de kern van een hoofdgroot brok vaak rauw, en daarom stapelen kalkbranders grof onderaan, waar het heetst is, en fijn bovenop. Te veel hitte sluit de poriën van de kalk en maakt haar traag of dood: er is een venster, van ongeveer 900 tot 1200 graden, en hout zit daar van nature in. Blussen is het omgekeerde: de kalk neemt water op in haar kristalrooster en geeft de warmte die er bij het branden in is gestopt in minuten weer af. Vandaar het koken en spatten. Volledig geblust en onder water bewaard, verandert kalk langzaam in steeds fijnere deeltjes, en fijnere deeltjes geven een plakkeriger, sterker en beter verwerkbaar deeg; dat is waarom oude kalk beter is dan nieuwe. Gebluste kalk is sterk basisch (pH rond 12,5 wordt getoetst): daarom verbrandt ze huid, doodt ze kiemen in witkalk en latrine, en maakt ze in de maïspap het niacine vrij. Bewijs: branden rond 900 tot 1000 graden en de kalkkringloop A (Practical Action, bouwhistorische vakliteratuur, scheikunde). Gevaren van ongebluste kalk A (veiligheidsbladen, CLP-classificatie). Kalk bij water en niet andersom C (veiligheidskeuze van de redactie, niet in een vakbron gevonden; Practical Action beschrijft ook water sprenkelen op een hoop kalk, maar die methode nemen we bewust niet over). Kuil- en klampovens met gewelf en afnemende steengrootte B (Practical Action-casestudies). Stooktijden voor een kleine kuil C (afgeleid uit grote ovens). Keuring met azijn en water C (vakpraktijk). Kalk voor waterbehandeling door leken D. Ongebluste of gebluste kalk op tuingrond D (Oregon State University raadt het af).

Volgende niveau

Op niveau III bouw je een vaste oven die je kunt hergebruiken: een gemetselde schacht van 1,5 tot 2 meter hoog met een vuurkamer onderin en een uitneembaar rooster wordt getoetst, in kalkmortel en niet in cement, zoals de kleine schachtovens die Practical Action voor dorpen beschrijft; die gebruikt veel minder hout wordt getoetst. Leer zolang het kan van restauratiemetselaars en uit het Kalkboek. Zet een kalkkuil aan met deeg dat jaren rijpt, en begin pas dan aan groot herstelwerk (11.08 Mortel en kalkpleister, 12.03 Muren en draagconstructies).

Controlelijst

• Ik test steen en schelpen met azijn voordat ik ze brand.
• Ik brand alleen buiten het stookverbod, op kale grond, zonder wind, met water en een schep klaar.
• Ik stapel grof onderaan en fijn bovenop en stook twee tot drie etmalen onafgebroken.
• Ik wacht tot de oven koud is en klim er nooit in.
• Ik keur elk brok: licht, wit, niet bruisend, en heet en uiteenvallend in water.
• Ik doe kalk bij water en nooit water bij kalk, buiten, met bril, handschoenen en lange mouwen.
• Ik zeef de kalkmelk, bewaar het deeg onder water en laat het maanden rijpen.
• Ik gebruik kalk nooit om drinkwater te behandelen en nooit ongeblust in een latrine of op de grond.

Verantwoording

• Practical Action: Lime, an introduction: branden rond 1000 graden gedurende uren, ongebluste kalk instabiel en gevaarlijk, kalkmelk en kalkdeeg door bezinken, deeg onder water bederft niet, steenmaat 100 tot 150 millimeter, 95 procent zuiverheid alleen voor industrie, dolomiet trager en zwellend, kleihoudende kalksteen geeft hydraulische kalk, houtstapel met steen geeft minder dan 500 kilo per brand, schachtoven.
• Practical Action: Lime production, traditional batch techniques in Patarrá, Costa Rica: ronde oven van 3 bij 4 meter in een helling, gewelf van grote blokken boven de stookgeul, steen van 40 naar 2,5 centimeter, 30 ton marmer en 24 ton hout per brand, 10 uur laden, 60 uur stoken, 2 tot 3 dagen afkoelen, stoppen op kleurverandering, afdekken met gebluste kalk.
• Practical Action: Lime production, traditional techniques in Sri Lanka: 900 graden als laagste gangbare temperatuur om calciumcarbonaat te ontleden, dolomiet vanaf 775 graden, blussen door water op een hoop te gieten en te keren, vaak onvolledig geblust. (niet ingezien, alleen zoekresultaat)
• Lowimpact.org: Burning lime: hout geeft ongeveer 900 graden en reactieve kalk, boven 1200 graden doodgebrand, ongeveer 250 kilo hout per ton steen in een schachtoven, iets minder dan een halve ton kalk per ton steen, lagen steen en hout, geen cement in de ovenwand, schelpen en koraal zijn ook calciumcarbonaat.
• Nordkalk: veiligheidsinformatieblad ongebluste kalk (Nordkalk QL): H315 huidirritatie, H318 ernstig oogletsel, H335 irritatie luchtwegen, reageert met water onder warmteontwikkeling en kan brand veroorzaken, ogen minstens 15 minuten spoelen, nauwsluitende bril, chemicaliënbestendige handschoenen, geen contactlenzen, oogdouche bij de hand.
• Grondboor & Hamer 1975, nummer 4: kalksteen aan de oppervlakte bij Winterswijk. (niet ingezien, alleen zoekresultaat)
• KNB: Kalkmortel en baksteenmetselwerk (infoblad 51): schelpen eeuwenlang de gewone grondstof voor kalk in Nederland, schelpkalk licht hydraulisch en vooral luchthardend.
• Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed: monumentenregister, schelpkalkbranderij Diever: resten van schelpkalkbranderijen zijn in Nederland zeer zeldzaam geworden. (niet ingezien, alleen zoekresultaat)
• Buildingconservation.com, Jonathan Taylor: Lime, the basics: kalkkringloop, natblussen met overmaat water tot kalkdeeg, deeg rijpt maanden door, witkalk met talg of lijnolie.
• Buildingconservation.com: Internal lime plastering: traditioneel ongeveer drie maanden gerijpte kalk geeft fijnere deeltjes en betere hechting.
• Oregon State University Extension: Applying hydrated lime to my garden?: gebluste kalk niet veilig voor gazon en moestuin, verbrandt huid en longen, gemalen kalksteen is trager en veiliger.
• Massachusetts DEP: Immediate action levels for water treatment plant chemicals: pH 11 als bovengrens "niet gebruiken, niet drinken", met verwijzing naar WHO-bevindingen over oog- en huidschade. (niet ingezien, alleen zoekresultaat)
• Brandweer: Natuurbrandrisico: in fase 2 hoogstwaarschijnlijk niet meer stoken, ook niet met een ontheffing. (niet ingezien, overgenomen uit 01.12 Vuur maken en beheren)
• King County Public Health: How to create an emergency toilet: aarde, kalk of as na elk gebruik. (niet ingezien, overgenomen uit 02.10 Een latrine graven) Niet met een primaire bron onderbouwd en daarom gemarkeerd: de kalksteengebieden in Nederland, de azijntest, de maten van kuil en stookgat, de wand op vlakke grond bij hoog grondwater, de aardewerkkuil als kalkoven, stooktijd en gloeikleur van een kleine kuil, het inzakken van de stapel, de blustest van een kwartier, verbranden en verdrinken bij het blussen, rijptijden, witkalk tegen schimmel, het Nederlandse stookverbod, het zeefrestant, het openbarsten van een gesloten vat, snellere verbranding van schelpen, de pH van gebluste kalk, de regel kalk bij water, kalk bij het ontharen van leer en de maten en het houtverbruik van een schachtoven. Alleen via zoekresultaten gezien en dus ook gemarkeerd: onvolledig blussen in Sri Lanka, de zeldzaamheid van schelpkalkbranderijen en pH 11 als drinkwatergrens. Er is geen FAO-bron over kalkbranden gevonden; het hoofdstuk leunt daarom op Practical Action, ook al vroeg de opdracht om FAO. Getoetst door: nog niet.