Προστασία και ενίσχυση πηλού
Authors: Καρόζου Ασπασία 
Published: November 2023

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την προστασία και ενίσχυση των πηλοκονιαμάτων που απαντώνται στην παραδοσιακή δόμηση. Με τη χρήση διαφόρων προσμίκτων, όπως κονιών, ινών, πολυμερών, αλκαλικών ενεργοποιητών, νανοϋλικών και συνδυασμό αυτών, πραγματοποιήθηκε σειρά ελέγχων για τη μελέτη των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων πηλοκονιαμάτων κατασκευασμένων από τρεις διαφορετικούς πηλούς. Η μελέτη επικεντρώνεται κυρίως στην μείωση της απορροφητικότητας, στην αύξηση της θλιπτικής αντοχής, και συνολικότερα στην δημιουργία σταθερότερων και συμπαγών δομών. Σκοπός της διατριβής είναι η δημιουργία νέων ενισχυμένων υλικών, η πρόταση νέων μεθόδων για τον έλεγχο ανθεκτικότητας των κονιαμάτων αυτών, με σκοπό τόσο την χρήση σε υφιστάμενες μνημειακές κατασκευές, όσο και ως πρόταση για τη χρήση στη σύγχρονη δόμηση. Επιπλέον, γίνεται μια προσπάθεια προστασίας της δομής μέσω επιφανειακής επεξεργασίας, με τις μεθόδους της επάλειψης και του εμποτισμού για την παρεμπόδιση της απορρόφησης υγρασίας.Πέρα από του βασικούς ελέγχους που πραγματοποιήθηκαν για τη μελέτη των μηχανικών και φυσικών ιδιοτήτων με βάση τους κανονισμούς για τα παραδοσιακά υλικά, προστέθηκαν στη διατριβή και έλεγχοι που δημιουργήθηκαν στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας. Κυριότεροι εξ αυτών ήταν οι κύκλοι ανθεκτικότητας, οι οποίοι περιείχαν αρκετές ιδιαιτερότητες, καθώς η φύση των πηλοκονιαμάτων είναι αρκετά ευαίσθητη και δε θα μπορούσε να ανταπεξέλθει στους υπάρχοντες κανονισμούς που αφορούν σε σύγχρονα υλικά. Η εφαρμογή των ελέγχων ανθεκτικότητας που αναπτύχθηκαν στην παρούσα διατριβή, κατέστησε ικανή τη μελέτη και τη διερεύνηση των συνθέσεων πηλοκονιαμάτων σε διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες. Από τα αποτελέσματα της διατριβής προκύπτει ότι η ενίσχυση των ευαίσθητων αυτών δομών είναι εφικτή, ενώ τα θετικότερα αποτελέσματα εμφανίζει η χρήση αλκαλικών ενεργοποιητών στην αύξηση της αντοχής. Ακόμα, η προσθήκη ινών με διάφορους τρόπους επεξεργασίας, φαίνεται να ενισχύει τη δομή μέσω της αύξησης τόσο των μηχανικών όσο και των φυσικών χαρακτηριστικών, με τις ίνες κάνναβης να παρουσιάζουν μια ιδιαίτερα συνεκτική δομή. Ομοίως, η χρήση πολυμερών, όπως τα προϊόντα Sika ViscoBond και PRIMAL™ TX-100, καταφέρνει να βελτιώσει τα μηχανικά και τα φυσικά χαρακτηριστικά, ενώ η χρήση των ρευστοποιητών δεν αποδείχθηκε τόσο ευεργετική όσον αφορά στη βελτίωση των νωπών ιδιοτήτων. Στην περίπτωση των νανοϋλικών, ο συνδυασμός των προσμίκτων νανοαργίλου και σκόνης λατέξ (DOW™ Latex Powder), φαίνεται να είναι πιο αποδοτικός συγκριτικά με τη χρήση της νανοαργίλου μεμονωμένα, τόσο στα μηχανικά χαρακτηριστικά, όσο και στους ελέγχους ανθεκτικότητας. Από τη χρήση διαφόρων κονιών διαπιστώνεται η ευεργετική δράση του μπεντονίτη σε αρκετές ιδιότητες, ενώ η χρήση της ιπτάμενης τέφρας και της σκωρίας υψικαμίνου αποδείχθηκε να επιδρά αρνητικά. Η χρήση των αλκαλικών ενεργοποιητών όπως αναφέρθηκε, απέδωσε θετικότερα στα μηχανικά χαρακτηριστικά, ωστόσο, η μεγάλη απορροφητικότητα των δοκιμίων θεωρείται προβληματική. Επομένως, ο συνδυασμός προσμίκτων που λειτουργήσαν πιο θετικά στα μηχανικά χαρακτηριστικά από τη μία και πιο θετικά στα φυσικά χαρακτηριστικά από την άλλη, πραγματοποιήθηκε για την παραγωγή σταθερών δομών. Οι συνδυασμοί του μεταπυριτικού καλίου με νανοάργιλο και ακρυλικό γαλάκτωμα PRIMAL™ TX-100, απέδωσαν πολύ θετικά, μειώνοντας την απορρόφηση και αυξάνοντας τις μηχανικές ιδιότητες. Τέλος, η χρήση επιφανειακών παραγόντων είναι ικανή να προστατεύσει τις πήλινες δομές και σε βάθος χρόνου, ενισχύοντας τις φυσικές ιδιότητες, ενώ καταδεικνύεται και η επίδραση της τραχύτητας στη διαβρεξιμότητα των επιφανειών.Επιπλέον, στη διατριβή έγινε προσπάθεια συσχέτισης των μεγεθών του συντελεστή τριχοειδούς απορρόφησης c με την πλευρική απορροφητικότητα μέσω σωλήνων Karsten, καθώς και με την απορροφητικότητα που προκύπτει από τον έλεγχο του ανοιχτού πορώδους. Ακόμα, έγινε προσπάθεια συσχέτισης των μεγεθών της θλιπτικής αντοχής σc με το ανοιχτό πορώδες n, καθώς και με τους λόγους των οξειδίων, όπως προέκυψαν από την ανάλυση μέσω του συστήματος EDS του μικροσκοπίου σάρωσης ηλεκτρονίων (SEM). Από τις συσχετίσεις αυτές, παρατηρείται η ύπαρξη γραμμικής συσχέτισης μεταξύ των μεγεθών απορροφητικότητα και συντελεστή τριχοειδούς απορρόφησης, καθώς και η ύπαρξη μιας αντιστρόφως ανάλογης ασθενής γραμμικής συσχέτισης μεταξύ του ανοιχτού πορώδους και της θλιπτικής αντοχής. Ωστόσο, ενδιαφέρον παρουσιάζει η συσχέτιση της θλιπτικής αντοχής με το λόγο οξειδίων SiO2/MgO, καθώς ανιχνεύεται μια εντονότερη γραμμική συσχέτιση μεταξύ των δύο μεγεθών συγκριτικά και με τους υπόλοιπους λόγους οξειδίων. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την παρούσα διατριβή θα βοηθήσουν στην ανάπτυξη νέων συνθέσεων με ενισχυμένες ιδιότητες, με ικανή χρήση τόσο σε υφιστάμενες όσο και νέες κατασκευές. Επιπλέον, η έρευνα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε επόμενο επίπεδο για την ανάπτυξη νέων προϊόντων, όπως των ενισχυμένων ωμοπλίνθων, καθώς και νέων μεθόδων για τη μελέτη των αργιλοπυριτικών συστημάτων, προσθέτοντας δεδομένα για τη δημιουργία προδιαγραφών/κανονισμών για ένα αρκετά ποικιλόμορφο υλικό.