Naar de Romeinse pottenbakkersoven van Halder, Noord Brabant

Uitgevoerd op het Oertijdpark, Hunebedcentrum Borger, 14 en 15 oktober 2017

Voorbereid en uitgevoerd door:

Cisca Boot
André Hazewinkel
Leo Moonen (schrijver van dit verslag)
(allen vrijwilligers van het Hunebedcentrum)

Inhoud:

I) Voorwoord 3

II) Inleiding 4

III) Uitvoering
De voorbereiding op zaterdag 8
Aardewerk bakken op zondag 11
De oven openen op maandag 12

IV) Conclusie 15

V) Appendix 16

VOORWOORD

Dit verslag geeft een beschrijving van ons derde experiment met een prehistorisch type potten- bakoven.

Cisca heeft diverse potten en lepels gemaakt van klei en gedroogd in de loop van dit jaar.
Leo en Andre zijn bezig geweest met de bouw en herstel van de oven en het zoeken op internet: websites met informatie over opgravingen van prehistorische en Romeinse ovens.
De oven is gebouwd in juli/augustus 2016. Ook de buitenste schil is opgebouwd uit leem was niet weerbestendig. Deze is deels opnieuw opgebouwd in de weken voorafgaand aan het bakken.
Gezamenlijk hebben ze het aardewerk gebakken op 14 en 15 oktober 2017.

We willen onze opgedane ervaring in het bouwen en bakken in een koepeloven met andere geïnteresseerden delen.
Het experiment “raakt” (maar voldoet niet) aan de definitie van “Experimental Archeology”:
“A scientific approach to testing theories based on archeological evidence such as artifacts and structures”
Ons doel vanaf het eerste experiment was: een prehistorisch type koepeloven construeren en stoken om betrouwbaar (prehistorisch vormgegeven) potten te bakken. Tevens willen we bezoekers van het Oertijdpark betrekken bij het bouwen en het bakproces.
Tijdens het uitvoeren zijn een aantal vragen opgekomen waardoor dit verslag ook voor archeologen interessante punten heeft.
Een uitgebreide beschrijving van deze oven vindt u in het eerste verslag:
(*) https://www.hunebednieuwscafe.nl/2016/11/aardewerk-bakken-in-een-romeins-type-koepeloven/

De oven bestaat uit een vuurkamer, afgesloten door een leemplaat met gaatjes. Daarboven bevindt zich de bakkamer met het aardewerk. Deze plaat met ongeveer 50 gaatjes van 2 a 3 cm, noem ik in dit verslag een “lochtenne” naar de Duitse benaming van een archeologische vondst.
In het Duits: “Keramikbrennofen und Lochtenne”, in het Engels: “pottery with vent-holed floor” .

De prehistorische pottenbakoven in juli 2017 – tussen twee baksessies in.

INLEIDING

de prehistorische potten bakoven:

Het experiment bestaat uit potten bakken in een “Romeins” type oven. Deze oven is gebouwd in 2016. Ik noem het “Romeins” omdat de constructie gebaseerd is op de vondst van de Romeinse koepeloven te Halder, een plaatsje onder Den Bosch in Noord Brabant.
Meer algemeen is het een prehistorische pottenbakoven zoals bijvoorbeeld ook gebruikt in Griekenland rond 700-600 voor Christus.

Romeinse potten bakoven te Halder (#101)
Early Greek pottery-kiln, about 700-600 B.C. (from a painted votive tablet found at Corinth, now in the Louvre) (#102) (**)http://www.romeinshalder.nl/pottenbakkersoven/ http://www.romeinshalder.nl/wp-content/plakboek/halbook.html https://en.wikisource.org/wiki/1911_Encyclop%C3%A6dia_Britannica/Ceramics fig.3

de kuiloven:

In de prehistorie werden hier in Noord- Nederland potten gebakken op een open vuur en in een kuiloven.

Opbouw van de kuiloven
Oven “aan het werk” (***) https://www.hunebednieuwscafe.nl/2015/12/aardewerk-bakken-in-een-kuiloven/

Bij ons laatste kuilovenexperiment (d.d. 23 november 2015) is ongeveer de helft van het aardewerk stuk gegaan en de wens kwam op om een meer betrouwbaar en beheersbaar type oven te kunnen gebruiken.

De goed gedocumenteerde vondst in Halder en uitgebreide informatie op het web heeft ons in 2016 doen besluiten tot de bouw van een Romeins type oven, met gescheiden vuurkamer en bakkamer.

Het betrouwbaar bakken van het aardewerk is niet de enige reden tot bouw van deze oven.
Ook interessant ( zeg maar gerust een “uitdaging”) is het werken met bouwmateriaal zoals beschikbaar was in de prehistorie: keileem en wilgentakken.

De constructie

Het is ook een uitdaging om de constructie met dat leem en wilgentakken bouwtechnisch betrouwbaar te krijgen bij een temperatuur in de bakkamer die zo hoog mogelijk is. Bij hoge temperaturen veranderen de materiaaleigenschappen. Sommige steensoorten worden zacht en beginnen te smelten bij de plaatselijk hoge temperaturen van rond 1100 °C .
Tijdens de werkzaamheden komt nogal eens in je op: hoe zouden ze dat toen gedaan hebben? Zo kun je bijvoorbeeld de lochtenne maken in een uitgeschepte vorm op een vlak gemaakt stuk ondergrond waar je stokken in steekt voor de gaten, misschien op een bed van takken. Daar vervolgens vuur op stoken voor het uitharden en dan de plaat op de vuurkamer leggen. Of, direct de lochtenne construeren op een ondersteunend rooster op de randen van de vuurkamer en vervolgens een vuurtje eronder stoken voor het uitharden. Deze laatste methode hebben wij gevolgd.

Het warmte proces

Het is met dit type oven relatief gemakkelijk om een baktemperatuur van rond de 600 a 700°C te bereiken. Van een oven uit Perzische periode, ~500-400 BC, bij Tel Michal (Makmish), ten noorden van Tel Aviv, Israël, is bepaald dat deze een temperatuur van 800–900 °C heeft gehaald (***). In deze derde baksessie hebben we geprobeerd om ook deze temperatuur te halen, zelfs te streven naar de 1000 °C – we hebben een hoogste temperatuur gehaald van 870 °C – en daar hebben we moeite voor moeten doen.

Zoals uitgebreid besproken in mijn eerste verslag (*) bestaat de oven uit een vuurkamer of stookruimte, aan de bovenkant afgesloten door een dikke plaat met gaten, de lochtenne, met daarop een koepel die de bakruimte afsluit. Er zijn resten gevonden van de stookruimte en de afsluitplaat met gaten. Voor zover ik weet zijn er van de koepel nergens resten teruggevonden – deze constructie blijft dus een eigen interpretatie. De romeinse oven in Halder (Noord Brabant) bevond zich geheel onder het maaiveld. We hebben een balg/blower aangesloten voor een snelle start en mogelijk verder tijdelijke ondersteuning – het uiteinde van het metalen lucht inblaas pijpje is deels gesmolten, daar ter plaatse is de temperatuur in de vuurkamer dan wat hoger geweest dan 1400 °C.
Boven de stookruimte ontstaat er in de bakkamer een gemiddelde temperatuur tot welke waarde het aardewerk wordt verhit. In een buisvormig stuk aardwerk (ca. 20 cm lang) in de bakkamer bevindt zich op het eind van een keramische pijp een thermokoppel dat de temperatuur opneemt.

Warmte gaat de bak kamer IN:
In het algemeen zal de temperatuur van de vlammen boven het houtskool in de vuurkamer rond de 1200 – 1400 °C liggen (deze is veel lager dan de theoretisch maximaal haalbare temperatuur).
– De hete rookgassen gaan uit de vuurkamer door de ca. 50 gaten in de lochtenne naar de bakkamer waar rookgas circulatie plaats vindt en afkoeling aan de wand.
– Door uitstraling van de lochtenne die sterk wordt verhit door het vuur eronder. De relatie tussen temperatuur en kleur is die van een “zwarte straler “. Een schatting van een steen (foto **) bij de ingang van de vuurkamer is rond de 800 °C.

 

(****) https://www.gardnerweb.com/articles/heat-treat-colors-for-steel de kleuren zijn algemeen voor een zwarte straler — NIET voor de vlammen ( is geen “lichaam”)

Warmte gaat de bakkamer UIT:
– Aan de bovenkant van de kamer zit een schoorsteentje voor de afvoer van hete rookgassen.
– De wand van de bakkamer geleidt de warmte van binnen naar buiten. De grootte van deze warmtestroom naar buiten hangt af van het temperatuurverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van de wand. De buitenkant van de wand verliest de warmte door aanraking met lucht (convectie en conductie) en door uitstraling. Het warmteverlies door uitstraling stijgt exponentieel met de temperatuur van de buitenwand.
Er ontstaat een evenwicht tussen warmte inbreng en warmteverlies bij een bepaalde temperatuur in de bakkamer. Deze temperatuur in de bakkamer kan worden verhoogd door de warmte inbreng te verhogen of door het warmteverlies te beperken.
De warmte inbreng verhogen kan bijvoorbeeld door “meer vlammen”, door meer massa te verbranden per tijdseenheid en de doorstroming van de hete rookgassen te “verbeteren” (zoals meer of grotere gaatjes in de lochtenne).
Het warmteverlies terugbrengen kan door de warmteweerstand van de koepel te verhogen door een dikkere koepelwand, de koepel in een laag droog zand (zoals in Halder), of een dubbele koepelwand – daardoor gaat de temperatuur van de buitenwand omlaag en dat vermindert (heel sterk) de warmte uitstraling en het convectie/conductie verlies.

De bakkoepel van de Romeinse oven te Halder zit IN de grond, onder het maaiveld. Droge grond is een goede weerstand tegen warmte verlies. Deze grond moet wel “droog” zijn, veel energie gaat anders in het verdampen van het vocht.
Wij hebben een dunne wand om de koepel heen gebouwd. De luchtlaag tussen de binnen en buitenwand is ongeveer 5 a 8 cm dik. De “dikke” (~10 cm) binnenkoepel is stevig en zorgt voor een veilige omhulling van de hete inwendige potten. De dunne buitenwand (~2 a 3 cm) zorgt voor een afsluiting en een isolerende laag lucht tussen de twee wanden. Ideaal zou zijn als de lucht in deze laag niet of weinig circuleert maar dat is hier niet het geval: de hete lucht kan vrij stromen in de afgesloten ruimte en de isolatie waarde is dus minder dan bij bijvoorbeeld steenwol waar de luchtbeweging moeilijk is.

Een ruwe berekening laat zien dat de lucht-isolatie van deze dubbele wand constructie ongeveer overeen komt een laag droog zand van 50 cm dik. (#)
De temperatuur van de buitenkant van de oven is relatief “laag”, subjectieve waarden:
Bij een inwendige bakkamer temperatuur van ongeveer 600 °C is de buitenkant overal nog met de blote hand aan te raken: onderaan voor een paar seconden, boven in “eventjes”
Bij ongeveer 800 °C in de oven, onderin “eventjes”, boven in “net niet”.
Na afloop bleek dat de onderste delen aan de binnenkant van de dunne buitenwand, vlak bij de grond, niet zijn verkoold; naar het midden toe en verder naar boven is wel verkoling opgetreden.

Het aardewerk

Het aardewerk is door Cisca gemaakt van klei (rood bakkende chamotte klei) die kan gebakken worden tot maximaal 1250 °C.
Een paar proefstukjes zijn gemaakt van lokaal keileem – opgegraven uit een tunnel tijdens een verbouwing bij de dierentuin te Emmen. Ook is een potje van lokaal leem meegebakken dat is gemaakt door een jonge bezoekster – en goed gelukt.
De potten zijn in de oven – op de lochtenne – geplaatst op een rasterwerk van ijzer (bbq roosters), liggend op een paar stenen. Op deze wijze worden de gaten in de lochtenne niet afgesloten en kunnen de rookgassen vrij om het aardwerk heen circuleren. Helaas is deze keer bij de bereikte temperatuur van 870 ° C het metaal zo “zacht” geworden dat het is gaan vervormen (inzakken) en daardoor zijn een paar potjes beschadigd.

DE UITVOERING

-voorbereidend werk op zaterdag

Op zaterdag 14 oktober zijn we begonnen met in orde maken van de ruimte in en rondom de oven. Het dak boven de oven werd eenvoudig opzij geschoven.
De ruimte rond de oven is vrijgemaakt van obstakels, de resterende as in de vuurkamer verwijderd en het deksel verwijderd van de bakkamer. Alles ziet er nog prima uit, behalve de buitenomtrek van de oven. Deze is van leem, aangebracht op een laken dat gespannen is om een constructie van wilgentakken. De regen heeft hier en daar wat leem “aangevreten”. Met een paar emmers verse leem is de buitenste ovenwand zo hersteld. De binnenkant van de oven ziet er prima uit, alleen wat stof en as resten. Een paar gaatjes in de lochtenne worden doorgestoken. Dan wordt een matig vuurtje gestookt in de oven: het vocht wordt verdreven en de vers opgebrachte leem op de buitenkant kan wat sneller uitharden.
Omdat het stoken met dit type prehistorische oven al het aardewerk mooi egaal licht verkeurt, gaat Cisca proberen wat variatie in de verkleuring aan te brengen door de potjes wat “voor te bakken” op een open vuur – niet IN het vuur maar op een rooster boven de vlammen om beschadiging te voorkomen. De vlammen blijven laag, spelen niet om de potten heen, alleen de warmte en de rook zouden een wat donkere tint op aardewerk brengen.

De potjes staan ondersteboven op rooster. Het vierde potje van links (midden) is gemaakt door een enthousiaste jeugdige bezoekster. Onderin zie je een klein olielampje.


Uiteindelijk is het extra kleur geven aan de potjes op deze manier niet helemaal een succes geworden. We stoken op deze zaterdag even een klein vuurtje in de oven om het uitharden van de leem op de buitenschil te versnellen. In de oven is het “warm” op het eind van de dag en gaan de potjes er in – bovenop een paar bbq roosters.
Er waren veel bezoekers, veel kinderen, allen heel nieuwsgierig. Een keer of tien heb ik laten zien hoe je in een emmer wat droge leem doet (dat moeten ze dan ook even voelen), een beetje water erbij, wat roeren tot je een stevige dikke blubber massa krijgt. De emmer gaat op de tafel en de jeugd “valt erop aan”. Net als met klei kun je er potjes van maken, of mini-hunebedjes, of ….. Het is minder plakkerig dan klei en voelt wat zanderiger aan. Na een minuut of 10 zijn de meeste kinderen “uitgeleemd” en mogen ze het meenemen (boterhamzakje) om er thuis nog eens mee te knoeien. Of, als ze ’s morgens beginnen, kunnen ze het werkje laten liggen om wat hard laten worden en later bij vertrek op komen halen. Of – er is nog veel ruimte in de oven – iets moois maken en dat mee laten bakken in de oven —- dat wordt dan iets “unieks”.
Een jonge dame (in groen?) heeft een mooi potje gemaakt dat heel is gebleven – mee is gebakken in de prehistorische oven op 870 °C – en nu wacht het potje op de maakster…

Gebakken potje zoekt maakster (in het groen?)

Oven droogt
Cisca geeft uitleg
Een deel van de te bakken potjes
Links-midden: in de buis op de steen zit het thermokoppel
Andre geeft uitleg
Links:pottenbakoven, rechts: 3 soorten ijzer”smelt” ovens
Restant van een ijzer”smelt” oven – gestookt in het voorjaar.
Ook een ijzer”smelt” oven – gestookt vorig jaar
Eind van de dag: strijklicht op het experimenteerveldje op het Oertijdpark

– het pottenbakken op zondag

Je ziet hier de onderkant van de lochtenne in de vuurkamer:

De roodgloeiende steen rechts boven: kleur is een goede indicator van de temperatuur.
(deze kleur – warmte relatie geldt voor elke ” zwarte straler”)
https://www.gardnerweb.com/articles/heat-treat-colors-for-steel

Op zondag 15 oktober zijn we begonnen met het zorgvuldig opstapelen van houtblokken in de stookkamer van de oven. Deze eerste vulling bedroeg ~90 kg aan hout.

Om 11:00 uur is de oven aangestoken. De ingang van de stookkamer is “losjes” dichtgemaakt met stenen. Zeker het eerste uur is veel waterdamp gevormd en deze kwam als een dikke grijze warme nevel uit de oven – zie het plaatje op de eerste bladzijde.
Rond 12 uur was de temperatuur in de bakkamer rond de 130 °C.
Tegen 14:00 uur was de hoogte van de stapel brandhout in de kamer gezakt tot ongeveer 1/3. De temperatuur in de bakkamer was gestegen tot 320 °C.
We hebben extra 30 kg hout in de stookkamer gebracht.
Rond 16:00 uur was al hout bijna verbrand en hebben we 35 kg hout in de stookkamer gebracht.
Van deze 35 kg is een groot deel water -al dat vocht verdampt eerst. Dat kost warmte en de temperatuur zakt ongeveer 50 °C .
Om ongeveer 17:30 besluiten we houtskool toe te gaan voegen – hier zit “geen” vocht in.
De temperatuur is inmiddels opgelopen naar 720 °C. Er gaat 15 kg houtskool in de stookkamer – tot helft vol. De temperatuur loopt verder op naar ongeveer 800 °C op 18:00, loopt nog wat verder op maar het verloop verandert dan naar een kromme (afvlakking).
Om 19:09 was de temperatuur opgelopen naar 870 °C (afgerond).

Besloten is om niet meer houtskool toe te voeren en het hierbij te laten – einde experiment.

– het RESULTAAT

Op maandagochtend tegen 11 uur was de oven eigenlijk nog iets te heet om aan te raken. Met enige moeite hebben we toch het deksel eraf gehaald. Een paar potjes waren beschadigd. De reden hiervoor was het doorzakken van de metalen roosters waar ze op stonden: het metaal is zacht geworden door de hitte en doorgezakt onder het gewicht van de potjes.

Even na 12 uur hebben we in de oven de onderstaande foto kunnen maken, nog even later liggen de potjes in het gras.

Na het bakken een “blik” in de oven

Trechterbekers…

bakken van het aardwerk – log file:
11:00 oven – hout aangestoken (~ 90 kg)
11:30 veel grijze rook: waterdamp
veel vuur/vlammen: ingang met stenen losjes dicht gemaakt
12:00 T = 133°C
12:10 160°C
12:30 180°C
12:50 215°C
13:18 270°C
13:45 315°C
13:50 T= 320°C
de hoogte van de stapel brandhout is nu tot ongeveer 1/3 van de oorspronkelijke hoogte gezakt. Vlak maken en bijvullen (30 kg). Blower aan op “laag”.
13:55 T=340°C
14:01 T=350°C
14:16 350°C
14:23 370°C
14:29 T=400°C
delta T = 60°C in 35 minuten
14:40 T=430°C
blower op “midden”
15:00 T=460°C
extra kruiwagen hout- 4×10 = 40 kg OPGEHAALD (niet in de oven)
15:10 T=500°C blower op “hoog”
15:20 530°C
15:30 550°C
15:40 580°C
15:47 600°C
16:00 T=630°C blower uit
Oven bijgevuld met 35 kg hout.. blower op “laag”
16:12 T=600°C
vocht verdampt
16:25 T=582°C blower op “midden”
16:30 T=580°C
16:40 T=580°C
16:45 bijna al het hout is inmiddels alweer verbrandt! (snel, hoog vuur)
16:47 T=580°C
17:19? we besluiten bij de volgende vulling over te gaan op houtskool
17:20 T=680 °C -!! Temperatuur loopt nu snel op
17:22 we maken de voorkant “open”
17:26 T=720°C
17:33 T=740°C
Oven bijgevuld met 15 kg houtskool (tot ruim de halve hoogte in de stookkamer)
17:40 T=760°C
17:43 T=770°C
17:50 blower van “laag” naar “uit”??
17:54 T=775°C
18:00 T=790°C
18:02 T=800°C
blower gaat uit
18:10 T=815°C
18:16 T=790°C
blower gaat weer aan op “zacht”
18:23 T=800°C — stijgend
18:27 T=815°C blower op “midden”
18:35 T=833°C
18:43 T=840°C
18:40 T=845°C
18:49 T=850°C
18:57 T=855°C blower op “hoog”
19:09 T=866 °C —> ~ 870°C
niet verder brandstof – houtskool – toegevoegd.
19:30 STOP

Het temperatuurverloop van het aardewerk in de oven.

CONCLUSIE

Deze koepeloven is nu drie keer gestookt:
De eerste keer op 3 oktober 2016 was de hoogste temperatuur in de bakkamer: 810 °C.
De tweede keer op 11 juni 2017 was de hoogste temperatuur in de bakkamer: 680 °C.
Deze derde keer, 14 en 15 oktober was de hoogste temperatuur in de bakkamer: 870 °C.

Ondanks de dubbele wand voor een goede warmte-isolatie is het niet zo eenvoudig om in de bakkamer een temperatuur te bereiken boven de 800 °C. We hebben voor de 870 °C veel aandacht moeten besteden aan de warmte inbreng en het beperken van het warmte verlies. Als in de Romeinse en voor-Romeinse tijd in dit soort koepelovens temperaturen van 800 – 900 °C werden bereikt (zoals bepaald in Tel Michal (Makmish) ten noorden van Tel Aviv *****) met eenzelfde soort constructie van vuurkamer, lochtenne en bakkamer, stel ik me voor dat ook destijds aandacht is besteed aan isolatie (droog zand) en mogelijk soms dubbele wanden zijn gebruikt om meer warmte binnen te houden waardoor de temperatuur verder op kan lopen.

Het gezelschap van links naar rechts:
Andre- Steentijd, maakt gereedschap (bijlen, pijlpunten) van steen, Cisca – Steentijd, maakt aardewerk zoals in de prehistorie
Leo – IJzertijd, maakt ijzer uit ijzeroer (“ironsmelting”) en is geïnteresseerd in prehistorische constructies en bouwmaterialen.

APPENDIX

Constructie:
Ontwerptekening / potlood schets / doorsnede van de oven

second and final drawing of the kiln – after construction the height was ~ 150 cm.

De uiteindelijke afmetingen zijn wat ruimer uitgevallen dan in het ontwerp:
de inwendige breedte is minimaal 85 cm en maximaal 95 cm -> gemiddeld 90 cm.
de inwendige hoogte is ongeveer 60 cm + 5 cm (bol deksel) = 65 cm
Het totaal volume van de bakruimte komt dan op ongeveer 140 liter.

(*) https://www.hunebednieuwscafe.nl/2016/11/aardewerk-bakken-in-een-romeins-type-koepeloven/
(**) http://www.romeinshalder.nl/pottenbakkersoven/
http://www.romeinshalder.nl/wp-content/plakboek/halbook.html
https://en.wikisource.org/wiki/1911_Encyclop%C3%A6dia_Britannica/Ceramics fig.3
(***) https://www.hunebednieuwscafe.nl/2015/12/aardewerk-bakken-in-een-kuiloven/
(****) https://www.gardnerweb.com/articles/heat-treat-colors-for-steel
(*****) http://akademiai.com/doi/abs/10.1007/BF02546999?journalCode=10973
…… Thermal simulation indicates that the composition is compatible with a heating temperature of 800–900°C, which represents the firing temperature in the upper chamber of the kiln……

(#) http://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html in W/(m K)
Air, atmosphere (gas) 0.024 Clay, dry to moist 0.15 – 1.8
Brick, fire 0.47 Brickwork, common (Building Brick) 0.6 -1.0
Sand, dry 0.15 – 0.25
sand / air = 0.024 / 0.2 / 0.024 = ~ 8 keer hogere geleiding van warmte.
Een stilstaande laag droge lucht van 5 tot 8 cm komt dan wat betredt de warmte weerststand overeen met een laag droog zand van
8*5 = 40 cm tot 8*8 = 64 cm -> ongeveer 50 cm dik.

EINDE VERSLAG

Vorig artikelHunebed D2 bij Westervelde vastgelegd door Arie Goedhart
Volgend artikelHunebed D14 Eext vastgelegd door Arie Goedhart

LAAT EEN REACTIE ACHTER

Vul alstublieft uw commentaar in!
Vul hier uw naam in

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.