Μελέτη συνάφειας διαστρωματικής δομής παραδοσιακών κονιαμάτων
Creators: name: Σερπεζούδη, Χρυσούλα Άγγελος
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Συνάφεια κονιαμάτων
Νανοσωματίδια
Δίστρωτα παραδοσιακά κονιάματα
Coherence mortars
Nanoparticles
Layered structure of traditional mortars

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο τη μελέτη της συνάφειας διαστρωματικών κονιαμάτων. Η πρόσφυση διαφορετικών τύπων κονιαμάτων (όπως κονίαμα δόμησης σε επαφή με επίχρισμα ή διαδοχικές στρώσεις επιχρίσματος), επηρεάζει σημαντικά την επιτελεστικότητα των κονιαμάτων αυτών ενώ είναι παράγοντας κλειδί για τη μορφή της διάβρωσης που παρουσιάζουν τα υλικά αυτά. Για περισσότερες από τέσσερις χιλιετίες (από την προϊστορία έως τις αρχές του 20ου αι.) τα κονιάματα (δόμησης, επιχρίσματα) βασίζονται στην υδράσβεστο και στην ποζολάνη, ενώ παρατηρούνται επιμέρους διαφοροποιήσεις ανάλογα με τη θέση τους στην κατασκευή. Σε σχέση με τα κονιάματα δόμησης, τα επιχρίσματα έχουν μικρότερο μέγεθος αδρανών και μεγαλύτερο λόγο Κ/Α που αντίστοιχα μειώνεται και αυξάνεται προς την εξωτερική τους στρώση. Κατά την πειραματική διαδικασία παρασκευάσθηκε σύνθεση σύμπλοκου διστρωματικού κονιάματος η οποία αποτελούνταν από δύο διαφορετικές συνθέσεις κονιαμάτων (Α και Β) βάσει των χαρακτηριστικών ιστορικών επιχρισμάτων δυο στρώσεων δόμησης (στρώση Β: εσωτερική, στρώση Α: εξωτερική) και βάσει της προϋπάρχουσας εργαστηριακής εμπειρίας. Παρασκευάστηκαν διάφοροι τύποι δοκιμίων (πρισματικά, σύμπλοκα πρισματικά και πλακίδια) και ελέγχθηκαν τα φυσικό-μηχανικά χαρακτηριστικά τους (πορώδες, τριχοειδής απορρόφηση, υδατοπερατότητα, δυναμικό μέτρο ελαστικότητας, καμπτική και θλιπτική αντοχή και πρόσφυση στρώσεων μέσω pull-off). Στα διστρωματικά (σύμπλοκα) δοκίμια, η κάτω στρώση (Β) επιστρώθηκε με διαφορετικούς τύπους ανόργανων και οργανικών υλικών (ρητίνες, τροποποιημένα με νανο-σωματίδια διαλύματα), ώστε να διερευνηθεί η δυνατότητα ενίσχυσης της πρόσφυσης των κονιαμάτων. Συγκεκριμένα, τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν στην διαβροχή μεταξύ των στρώσεων ήταν: Νερό, Ασβεστόνερο, Primal SF 016 και Hydrogrund και τα ίδια υλικά ενισχυμένα με νανοσωματίδια πυριτίου (μεγέθους 0,007 μm). Οι έλεγχοι ανθεκτικότητας των δοκιμίων έδειξαν με σαφή τρόπο το βέλτιστο μηχανισμό για την επίτευξη συνεκτικής δομής και συνέχειας των δίστρωτων κονιαμάτων. Συνοπτικά, διαπιστώθηκε πως το είδος της εσωτερικής διαβροχής στην κάτω (εσωτερική) στρώση επηρεάζει σημαντικά την ανάπτυξη αντοχών των σύμπλοκων δοκιμίων. Η προσθήκη νανοσωματιδίων πυριτίου σε συγκεκριμένα διαλύματα διαβροχής (ασβεστόνερο και Primal), φαίνεται ότι παρουσιάζει αρκετά ικανοποιητικά αποτελέσματα, ενισχύοντας τόσο την υδατοστεγανότητα των δίστρωτων δοκιμίων (μείωση τιμών τριχοειδούς απορρόφησης, υδατοπερατότητας), όσο και τα μηχανικά χαρακτηριστικά τους (καμπτική, θλιπτική αντοχή, πρόσφυση στρώσεων). Παράλληλα, προτείνεται μια μεθοδολογία παρασκευής και ελέγχου σύμπλοκων δοκιμίων κονιάματος που περιλαμβάνει πολλαπλές παραμέτρους, όπως τον τρόπο εφαρμογής κονιαμάτων, τον έλεγχο μηχανικών χαρακτηριστικών και τον προσδιορισμό συνάφειας μέσω διαφορετικών πειραματικών διατάξεων.
description: The objective of this study is the investigation of double- layered mortars. The adhesion of different types of mortars (such as building mortar in contact with coating or successive coating layers) significantly affects the performance of these mortars while being a key factor in the form of corrosion presented on these materials. For more than four millennia (from the prehistory to the early 20th century) the mortars (building, coatings) are based on lime and pozzolan, and there are individual differences depending on their location in the construction. Compared to construction mortars, the coatings have a smaller aggregate size and a higher B / A ratio that decreases and increases accordingly towards the outer layer. During the experimental process, a two-layer composition was prepared from two different mortar compositions (composition A: External Layer, composition B: Inner Layer). This composition was based on the characteristics of equivalent historical mortars that have been studied and on previous laboratory experience. Various types of specimens were prepared and their physical-mechanical characteristics tested (porosity, capillary absorption, water permeability, dynamic modulus of elasticity, flexural and compressive strength and pull-off layer adhesion). On the two-layer test pieces, the bottom layer (B) was coated with different types of inorganic and organic materials (resins and nanoparticulate solutions) in order to investigate the possibility of enhancing the adhesion of mortars. In particular, the materials used in the wetting between the layers were: Water, lime dissolved in water, Primal SF 016 and Hydrogrund and the same materials reinforced with silicon nanoparticles (size 0,007 μm). The optimal mechanism for achieving a coherent structure and continuity of two-layers mortars has been clearly demonstrated through resistance tests. In summary, it was found that the type of wetting in the lower layer significantly influences the development of the strengths of the test pieces. The addition of silicon nanoparticles to specific wetting solutions (lime dissolved in water, Primal) seems to have satisfactory results. The water tightness of the two-layers tests pieces (reduction of capillary absorption and water permeability values), as well as their mechanical characteristics (flexural strength, compressive strength, adhesive properties of the layers) were reinforced. At the same time, a methodology is proposed for the preparation and testing of complex mortar specimens comprising multiple parameters, such as the application of mortars, mechanical properties control and affinity determination through different experimental constructions.