De waterpas en het schietlood: zo kregen bouwers alles recht

Foto: een oude houten waterpas, gebruikt bij het leggen van een eerste steen. Wellcome Collection, Wikimedia Commons, licentie CC BY 4.0 (bijgesneden)

Bouwweetjes #8 · Elke maandag en donderdag één bouwonderwerp onder de loep

Elke rechte muur begint met een gewicht aan een touwtje en een luchtbel in een buisje. Lang voor de laser vertrouwden bouwers op de zwaartekracht: een hangend gewicht laat precies zien wat verticaal is, en een lijn haaks daarop wat waterpas is. Egyptische vaklui gebruikten houten driehoeken met een schietlood, de Romeinen legden hun aquaducten waterpas met een bank van 20 voet, en in 1661 sloot een Fransman een luchtbel op in een glazen buisje. In deze achtste editie van Bouwweetjes nemen we één onderwerp onder de loep: de geschiedenis van de waterpas en het schietlood. (Editie #7 gemist? Lees de geschiedenis van glas en het raam, van kroonglas tot tripleglas.)

Waarom hadden bouwers een schietlood en een waterpas nodig?

Omdat de zwaartekracht nooit liegt. Hang een gewicht aan een touwtje en het wijst recht naar het middelpunt van de aarde: dat is loodrecht. Een lijn haaks daarop is horizontaal, oftewel waterpas. Met die twee richtingen kan een bouwer controleren of een muur rechtop staat, een vloer vlak is en een balk recht ligt, hoe het terrein er ook uitziet.

Het gewicht heet een schietlood (ook richtlood of paslood), en het wordt al sinds ten minste het oude Egypte gebruikt. Loden werden gemaakt van steen, hout of lood. Dat laatste materiaal gaf het gereedschap zijn naam, in het Nederlands én in het Engels: plumb komt van het Latijnse plumbum, lood. Een muur die perfect verticaal staat, is loodrecht, of in het lood. Het schietlood van nu is een massief messing gewicht; vroeger was het van lood.

Hoe controleerden de oude Egyptenaren of iets waterpas en loodrecht was?

Met gereedschap dat zo eenvoudig is dat het nu nog steeds logisch is. Het Grand Egyptian Museum toont een loodwaterpas uit het Middenrijk (12e dynastie): een houten gelijkbenige driehoek van 20,2 bij 29,1 cm, met een schietlood dat aan de top hangt. Hangt het touwtje over het merkteken midden op de basis, dan ligt de basis waterpas. Volgens het museum een simpel maar doeltreffend gereedschap dat nog steeds wordt gebruikt om bouwwerken goed uit te lijnen.

Een tweede beroemd voorbeeld was van Sennedjem, een vakman in het werkliedendorp Deir el-Medina in de tijd van Seti I en Ramses II. Zijn graf, TT1, werd op 31 januari 1886 onaangeroerd ontdekt, met werkgereedschap tussen de grafgiften. Een daarvan is een houten loodwaterpas: een lange plank met twee korte haakse stukken en een kalkstenen lood aan een touwtje. Houd de plank tegen een muur en als de muur verticaal staat, raakt het touwtje net het onderste stuk. Op het gereedschap staat de naam van Sennedjem.

De Egyptenaren gebruikten ook een staaf met een schietlood, de merkhet, maar dan voor de hemel in plaats van voor muren: daarmee volgden ze bepaalde sterren om 's nachts de tijd te bepalen.

Waarmee legden de Romeinen hun aquaducten waterpas?

Een aquaduct werkt alleen als het water over vele kilometers rustig blijft afstromen, dus de Romeinen moesten heel kleine hellingen meten. De architect Vitruvius beschrijft in boek VIII van zijn De architectura drie instrumenten: de dioptra, de waterwaag (libra aquaria) en de chorobates. Hij noemt de chorobates de beste, omdat de andere twee 'vaak onjuist blijken'.

De chorobates was een balk van ongeveer 20 voet lang op twee even lange poten, met dwarsstukken waarop verticale lijnen waren afgetekend. Aan de balk hingen schietloden: vielen die samen met de lijnen, dan stond het instrument waterpas. En als de wind de loden liet slingeren? Dan, schrijft Vitruvius, maak je bovenin de balk een gootje van vijf voet lang, een duim breed en een halve duim diep, en giet je er water in. Raakt het water beide uiteinden even hoog, dan is het waterpas. Hij antwoordt zelfs lezers van Archimedes, die wisten dat water niet plat is maar meebuigt met de aarde: de twee uiteinden van het gootje houden toch evenveel water vast.

Voor rechte lijnen en rechte hoeken op de grond gebruikten Romeinse landmeters de groma, een draaibaar horizontaal kruis met aan alle vier de uiteinden een schietlood. Het is het enige Romeinse landmeetinstrument waarvan exemplaren bewaard zijn gebleven.

Hoe lang bleven bouwers een driehoek met schietlood gebruiken?

Veel langer dan je zou denken. In het Nederlands heet dit gereedschap de loodrei: een gelijkbenige driehoek met een nauwkeurige rechte basis en een schietlood vanuit de tophoek, soms ook uitgevoerd als omgekeerde T. Elders heette het archipendulum, een A-vormige waterpas met een schietlood vanuit de top, en dat bleef in gebruik tot halverwege de 19e eeuw.

Ook nadat de luchtbelwaterpas was uitgevonden, bleef die eerst voorbehouden aan precisiewerk. Volgens Franse bronnen bleven timmerlieden, metselaars en schrijnwerkers ten minste tot eind 18e eeuw een houten waterpas met schietlood gebruiken. Er waren ook 'flessenwaterpassen': een blikken buis van een duim dik en vier voet lang, met aan elk uiteinde een glazen buisje dat met kit was afgedicht.

Wie heeft de waterpas uitgevonden?

Een Franse geleerde: Melchisédech Thévenot (ca. 1620–1692). Uit zijn brieven aan de Nederlandse wetenschapper Christiaan Huygens weten we dat hij de luchtbelwaterpas enige tijd vóór 2 februari 1661 uitvond. Binnen een jaar stuurde hij details van zijn uitvinding naar Robert Hooke in Londen en Vincenzo Viviani in Florence. Later kwam hij in dienst van Lodewijk XIV.

De oudste bewaarde waterpassen zijn van het begin van de 18e eeuw, en daarom wordt soms gezegd dat de luchtbelwaterpas pas toen in zwang kwam. Maar al in 1666 raadde Adrien Auzout de Franse Académie royale des sciences aan om 'waterpassen van het type Thévenot' mee te nemen op een expeditie naar Madagaskar. In 1764 werd de techniek beschreven en afgebeeld in het sterrenkundeboek van La Lande.

Thévenot was een man van vele talenten. Hij is ook bekend van De zwemkunst (The Art of Swimming), dat in 1696, na zijn dood, verscheen en een van de eerste boeken over zwemmen is. Opvallend: er is geen enkel portret van hem bewaard gebleven.

Waarom zit er alcohol in een waterpas en geen water?

In het Engels zegt de naam het al: een spirit level, en spirit is alcohol. De libel is een licht gebogen, doorzichtig buisje met een lichtgekleurde vloeistof, meestal ethanol, en een luchtbel. Ondanks de naam waterpas is water juist ongeschikt: het zet uit als het bevriest en kan het glazen buisje laten barsten. Een kleurstof zoals fluoresceïne maakt de vloeistof geel of groen, zodat je de bel beter ziet.

De truc zit in de vorm. Het buisje is heel licht gekromd, zodat de luchtbel altijd naar het hoogste punt gaat. Ligt de waterpas horizontaal, dan zit dat hoogste punt precies tussen de twee streepjes. Hoe minder gekromd het buisje, hoe gevoeliger de waterpas. Franse bronnen geven een voorbeeld: een gewone metselaars- of timmermanswaterpas met een gevoeligheid van 1 mm per meter heeft een libel met een kromtestraal van ongeveer 2 meter, terwijl die bij precisiewaterpassen meer dan 100 meter kan zijn. Waterpassen die ook ondersteboven moeten werken, hebben een tonvormige libel.

De eerste bruikbare waterpas van Thévenot had nog twee banaanvormige capsules en was vrij ingewikkeld in het gebruik. De huidige vorm, met één enkele, nauwelijks gekromde libel, stamt uit de jaren 20 van de vorige eeuw. Gangbare nauwkeurigheden voor een nieuwe waterpas zijn 0,057° (1 mm per meter) of 0,0285° (0,5 mm per meter). Wil je weten of de jouwe nog klopt? Leg hem op een vlak, draai hem 180° en vergelijk; de hele test lees je in waterpas controleren: zo test je of je waterpas nog klopt.

Waar komen de woorden waterpas, lood en libel vandaan?

Het woord waterpas beschrijft precies wat het gereedschap controleert. Het etymologisch woordenboek van Vercoullie (1925) noemt het 'zooveel als met het watervlak passend', en andere woordenboeken verklaren het als water plus pas, een oud woord voor een vaste maat. Het woord komt al in 1527 in het Nederlands voor. En het reisde de wereld over: het Duits, Deens, Noors, Zweeds, Russisch, Oekraïens, Indonesisch, Papiaments en Sranantongo namen het over. In Noorwegen heet een waterpas dan ook een vaterpas en in Zweden een vattenpass.

Het buisje heet een libel, van het Latijnse libella, dat zowel 'weegschaaltje' als 'waterpas' betekent. Ons woord niveau en het Engelse level komen uit dezelfde bron (libel, livel, nivel). En het insect de libel is naar het instrument genoemd.

Ook het schietlood liet sporen na in de taal. In het Middelnederlands stond een muur die met het schietlood was gecontroleerd te lode. Nu is iets dat in orde is in het lood, en een schilderij of iemand die scheef zit hangt uit het lood.

Hoe meet je waterpas over grote afstand? De slangwaterpas en het NAP

Water zoekt altijd zijn eigen niveau. Verbind twee rechtopstaande buisjes met een slang, vul die met water, en het water staat in beide precies even hoog: de wet van de communicerende vaten. Zo werkt een slangwaterpas. Over grote afstand kan die nauwkeuriger zijn dan een waterpasinstrument met kijker of een laserwaterpas, en heel grote uitvoeringen zijn gebruikt om hoogteverschillen te meten tussen de Waddeneilanden en het vasteland.

Nederland heeft ook een eigen landelijk 'waterpas': het NAP, het Normaal Amsterdams Peil. Het gaat terug op het Amsterdam van de 17e eeuw. Van september 1683 tot september 1684 werd het gemiddelde hoogwater van het IJ gemeten, en in 1684 werd dit stadspeil vastgelegd op negen voet en vijf duim onder de zeedijkhoogte. Die hoogte werd aangegeven met een groef in merkstenen, en in opdracht van burgemeester Johannes Hudde kwamen er acht in Amsterdamse sluizen. Alleen de steen in de Eenhoornsluis zit nog op zijn oorspronkelijke plek. Toen hij in 2007 opnieuw werd gemeten, bleek hij 61 mm lager te liggen dan in 1683.

In 1818 werd het Amsterdams Peil voorgeschreven als vergelijkingsvlak, en in 1829 werd het het nulpunt voor alle peilschalen in Nederland. Na de eerste nauwkeurigheidswaterpassing (1875–1885) kreeg het de naam NAP. Nu dragen ongeveer 35.000 zichtbare peilmerken, meestal bronzen boutjes met het opschrift NAP, en 400 ondergrondse peilmerken het peil door het hele land, en Rijkswaterstaat meet de meeste ervan elke 10 jaar opnieuw. Sinds 1953 is het referentiepunt de bovenkant van een bronzen bout op een heipaal van 22 meter op de Dam in Amsterdam. Het laagste punt van Nederland ligt op 6,76 meter onder NAP bij Nieuwerkerk aan den IJssel; het hoogste punt van het vasteland ligt op de Vaalserberg, op NAP +322,4 meter.

Wanneer nam de laser het over van de luchtbel?

Pas vrij recent. De laserwaterpas werd eind jaren 60 uitgevonden door Oscar Soliz, en het idee bestaat sinds ten minste begin jaren 70. Een ontwerp met een draaiende spiegel, die de straal tot een volledig waterpas vlak rondzwaait, werd eind jaren 80 gepatenteerd, en de compacte lijnlaser met een lens, het type dat de meeste gereedschapsmakers nu maken, eind jaren 90. Kruislijnlasers, die tegelijk een horizontale en een verticale lijn projecteren, hebben gewone lijnlasers inmiddels grotendeels vervangen, ook voor klussen als schilderen en tegelen.

De luchtbel is daarmee niet verdwenen. Veel lasers nivelleren zichzelf, maar sommige worden met een libel of zelfs een schietlood ingesteld. Digitale waterpassen tonen de hoek in cijfers, en een smartphone-app gebruikt de versnellingsmeter van je telefoon. Benieuwd welk gereedschap bij jouw klus past? Lees kruislijnlaser of waterpas: zo tegel en meet je echt recht.

Wat zijn leuke weetjes over de waterpas en het schietlood?

• In de vloer van veel kathedralen, koepels en torens zitten koperen merktekens die het midden van het bouwwerk erboven aangeven.
• De eerste wolkenkrabbers gebruikten zware schietloden aan een draad in de liftschachten.
• Wil je een slingerend schietlood tot rust brengen? Hang het in een emmer water, stroop of dikke olie.
• Een schietlood heeft een klosje dat iets breder is dan het lood. Bij een lood van 33 mm en een klosje van 35 mm hangt het lood precies 1 mm van de muur.
• De waterpas is uitgevonden door dezelfde man die een van de eerste boeken over zwemmen schreef.
• Het groene ruitje dat het logo is van het computerspel The Sims is een schietlood; het wordt gebruikt sinds het spel in 2000 uitkwam.
• Je mag zowel het als de waterpas zeggen.

Wat heb je nu nodig om alles recht te krijgen?

Het principe is in duizenden jaren niet veranderd: de zwaartekracht trekt een lood omlaag en laat een luchtbel omhoog komen. Wat wel veranderde, is de nauwkeurigheid en het gemak. Hieronder een paar producten waarin je deze geschiedenis terugziet, van de klassieke waterpas tot de slangwaterpas en de kruislijnlaser.

Wat is de levertijd bij Saniso?

Op een werkdag voor 15:00 besteld? Dan wordt je bestelling de volgende werkdag geleverd, mits die in een pakket past. Palletzendingen hebben een andere levertijd. Saniso heeft duizenden producten op voorraad in Nederland.

Hoe bestel je bij Saniso als je nog geen klant bent?

Je eerste bestelling plaats je zo:

1. Maak een account aan via registreren.
2. Heb je al een account? Log hier in met je e-mailadres of telefoonnummer.
3. Kies je product en klik op "In winkelwagen" of ga direct naar "Nu kopen".
4. Reken af: alle prijzen zijn inclusief btw. Liever geen verzendkosten? Je kunt je bestelling ook gratis ophalen in onze showroom.

Hoe blijf je op de hoogte van aanbiedingen?

Wil je weten wanneer er nieuwe aanbiedingen zijn? Meld je aan voor de nieuwsbrief: scroll naar de onderkant van een willekeurige pagina op saniso.nl, vul je e-mailadres in bij "Nieuwsbrief" en klik op "Abonneren". Je krijgt updates over aanbiedingen en kortingsbonnen, en we spammen niet. Met een account spaar je bovendien loyaliteitspunten voor korting op je volgende aankoop.

Vragen over bestellen, je account, betalen, verzenden of retourneren? Je vindt alle antwoorden in de Saniso FAQ.

Veelgestelde vragen over de geschiedenis van de waterpas en het schietlood

Bouwweetjes neemt elke maandag en donderdag één bouwonderwerp onder de loep. Dit is editie #8. Lees ook de vorige editie: de geschiedenis van glas en het raam, van kroonglas tot tripleglas, en editie #1: de geschiedenis van de baksteen. Leuk bruggetje: elke steen in een rechte muur is ooit gelegd met een waterpas en een schietlood.