gewelf

de vorm van het gewelf

Elke ovenkamer heeft zijn eigen vorm. Op internet zijn verhitte dicussies te vinden over wat de beste vorm van het ovengewelf zou zijn. Een drietal voorbeelden is hier beschreven, maar er zijn er nog meer. Italie doet het met een bolvorm (of paraboolvorm). Belgie en Frankrijk doen het met een eivorm. Amerika doet het met een melkbusvorm. Conclusie: alle vormen voldoen zeer waarschijnlijk zeer goed.

Let echter wel op met de melkbus want hierbij is aanvullende ondersteuning van de recht opgaande zijmuren van het gewelf noodzakelijk, bijvoorbeeld in de vorm van een laag gewapende betonbekleding of een stalen brace.

Voor wat betreft de ovenkamer van mijn oven, deze heeft in theorie de vorm van een paraboloide. Een parabool is de vorm die je krijgt door een ketting aan de 2 uiteinden vast te houden. Het is een natuurlijke vorm waarin de positie van elke schakel wordt bepaald door het evenwicht van de zwaartekracht op de schakel en de trekkrachten van de naastgelegen schakels. Een natuurlijke vorm waarin de trekkrachten, die ontstaan door het gewicht van de ketting, op optimale wijze naar de uiteinden worden geleid.

Een vergelijkbaar verhaal geldt voor een parabool die omhoog staat in plaats van naar beneden hangt. Deze parabool kan drukkrachten, die onstaan door het gewicht van de bouwstenen, op optimale wijze naar de uiteinden leiden. Een constructie in de vorm van een parabool draagt zichzelf. Veel kerken zijn uitgerust met koepels in paraboolvorm (paraboloide) en Gaudi was een fan van parabolen.

De wiskundige beschrijving van een parabool is y=ax²+b. De waarden a en b zeggen iets over de steilheid van de paraboolcurve en de plaats ten opzichte van de oorsprong. Deze waarden kunnen worden berekend door 2 bekende punten op de parabool in te vullen in de vergelijking. Hieronder is de vorm van koepel zoals ik hem in theorie zou willen bouwen; 50 centimer hoog, een diameter van 105 cm en een opstaande rand ter hoogte van een steen op zijn kant (in mijn geval 11.2 cm). Door het invullen van de punten (0,50) en (52.5, 11.2) krijg ik de vergelijking y=-0.014x² + 50. Elk punt van de parabool is hiermee bekend.

Ok, om aan te geven dat de waarde van het bovenstaande verhaal beperkt is, hieronder een plaatje om het verschil tussen de parabool en een halve cirkel te illustreren. Een cirkelvormige doorsnede komt in mijn optiek zeker ook in aanmerking.

De parabool start onderaan onder een vrij scherpe hoek. Mijn koepel is zonder vaste mal opgebouwd en zolang de sluitsteen bovenaan de koepel nog niet is gezet, is er vanwege die scherpe hoek een grote kans op instortingsgevaar. In de praktijk heb ik de parabool dus net even wat minder scherp laten starten. Zie het voorbeeld hieronder met ter illustratie in wit piepschuim de zuivere parabool.

Blijft over de vraag wat deze vorm en andere vormen doen als het gaat om het effectief stoken en bakken. Zoals ik al zei de meningen hierover zijn verdeeld. Wie het weet mag het zeggen. Wellicht een leuk onderwerp voor het forum. Oh ja, voordat ik het vergeet. Er is 1 vrij universele regel die geldt voor alle vormen. De hoogte van de deuropening moet ongeveer 2/3 van de maximale hoogte van het gewelf zijn. Maar een ratio van 4:7 of een percentage van 63% ben ik ook tegengekomen. En zelfs deze zogenaamd universele regel wordt gebroken. Pure pizzaovens hebben vaak een hoger percentage en er zijn voorbeelden van broodovens waarbij het percentage veel lager ligt.

de bouw van het gewelf

Er zijn diverse manieren om een gewelf op te bouwen.

1. Met een ondersteunende mal van zand. De stenen van het gewelf worden tijdens het opmetselen tegen de zandmal geplaatst. Nadat het gewelf gereed is, wordt het zand verwijderd.
2. Met een ondersteunende mal van hout. Er wordt een houten skelet getimmerd dat vervolgens met plaatmateriaal (triplex) wordt bekleed. Als het gewelf gereed is, wordt de houten mal verbrand.
3. Met een ondersteunende mal van piepschuim. Als het gewelf gereed is, wordt de piepschuim verwijderd.
4. Vrijstaand. De stenen worden zonder ondersteunende mal opgemetseld. Wel wordt een losse mal gebruikt om de vorm van het gewelf te controleren. Zie bijvoorbeeld de foto's van Jan voor een creatieve mal.

Voordeel van de laatste methode is dat je geen ondersteunde mal behoeft te maken en continu zicht hebt op het werk. Ga als volgt te werk als je kiest voor deze methode. Neem de omtrek van het gewelf over op een houten plaat en zaag deze vervolgens uit. Met deze mal controleer je continu de vorm van het gewelf terwijl je het opmetselt. Het vrij opmetselen van het gewelf is in principe niet anders dan het metselen van een muurtje, de praktijk is wat weerbarstiger. Breng specie aan tegen de zijkant van de vorige steen en bovenop de steen eronder. Maak de te metselen steen nat. Vlij de nieuwe steen in de specie en verwijder overtollige specie.

Om de specie beter te kunnen plaatsen en te doseren en er dus geen zooitje van te maken kan je gebruik maken van een spuitzak (ja, inderdaad een spuitzak om slagroom e.d. mee te spuiten). Geen wegwerpdingetje maar een grote stevige plastic spuitzak. Het maakt het opbrengen van de specie intensiever maar het werkt wel netjes. Een meer ervaren metselaar kan het zeer zeker met alleen een troffel.

De mortel maak je van zand, cement en vuurvaste klei in een verhouding 8:3:2. Dit is geen volledig vuurvaste mortel maar schijnt voor een thuisoven heel goed te voldoen. De uitzetting en inkrimping van de mortel komt hiermee meer in lijn met die van de stenen te liggen, hetgeen de duurzaamheid van het gewelf ten goede komt. De toevoeging van de klei maakt de specie bovendien als boter en makkelijk verwerkbaar. Wel verzwakt de klei de mortel als het gaat om weerstand tegen trekkrachten maar dit is voor het gewelf niet van belang.

De klei voor de mortel laat zich wat lastig mengen met het zand en de cement. Toch laat de klei zich aardig uiteen rijten door een boormachine voorzien van een kozijnanker.

de opbouw van het gewelf

Net als de haardplaat kan ook het gewelf optioneel worden voorzien van een afsmeerlaag of een laag extra thermische massa. De noodzaak voor extra thermische massa is hier kleiner omdat de koepel door de ligging van de stenen al dikker is (ruwweg 2 keer zo dik) als de vloer.

Over de koepel (al dan niet voorzien van een afsmeerlaag of extra thermische massa) wordt vervolgens een isolatielaag aangebracht. Over isolatiematerialen kan je hier meer lezen.

Als de uiteindelijke oven een iglovorm moet krijgen dan is de laatste stap om de isolatielaag af te smeren met een stuclaag. Is sprake van een volledige behuizing dan kan het isolatiemateriaal (in losse vorm) tussen de ovenkoepel en de muren van de behuizing worden aangebracht. De behuizing kan tenslotte van een dakje worden voorzien waardoor de gehele oven is afgeschermd van weersinvloeden.