Σύγκριση και αξιολόγηση ποζολανών ως πρόσθετα σε κονιάματα βασισμένα στην άσβεστο
Creators: name: Αρναούτογλου, Αναστασία Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Ποζολάνη
Άσβεστος
Κονίαμα
Pozzolan
Lime
Mortar

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία, έχει ως στόχο τη σύγκριση των συχνά χρησιμοποιούμενων ποζολανών, για κονιάματα επισκευής ιστορικών κτιρίων και την αξιολόγηση της επίδρασης τους στις ιδιότητες κονιαμάτων βασισμένων στην υδράσβεστο. Η καλή αντοχή των συστημάτων υδράσβεστου-ποζολάνης είναι γνωστή ήδη από την αρχαιότητα, ενώ οι πολυάριθμες κατασκευές που σώζονται μέχρι σήμερα, αποτελούν μαρτυρίες αυτής της ανθεκτικότητας. Από τον 19ο αιώνα ωστόσο η χρήση τσιμέντου στην αποκατάσταση είναι ευρεία. Ερευνητικά ινστιτούτα, πανεπιστήμια και ερευνητικά έργα χρηματοδοτούμενα από την Ευρωπαϊκή Ένωση ή άλλους φορείς που δραστηριοποιούνται στον τομέα της διατήρησης της πολιτιστικής κληρονομιάς, ανέπτυξαν σημαντική τεχνογνωσία σχετικά με το τσιμέντο. Εν τούτοις, ενώ το τσιμέντο και η υδραυλική άσβεστος αποτελούν τυποποιημένα υλικά που κυκλοφορούν με πιστοποίηση, στην περίπτωση του συνδυασμού υδράσβεστου-ποζολάνης υπάρχει έλλειμα στην αξιολόγηση και πιστοποίηση ποζολανικών υλικών, που συνεργάζονται με υδράσβεστο και όχι με τσιμέντο. Τα ποζολανικά υλικά, είναι συνήθως τοπικά και δεν είναι της ίδιας δραστικότητας από τόπο σε τόπο, με συνέπεια, άλλοι χρήστες να τα υποτιμούν, ενώ άλλοι, να τα υπερεκτιμούν ως ποζολανικά πρόσθετα. Η παρούσα πειραματική έρευνα λοιπόν, συνεισφέρει σε αυτή την έλλειψη, συγκρίνοντας ποζολανικά υλικά που χρησιμοποιούνται στα υλικά αποκατάστασης μνημείων στην ενοποιημένη αγορά της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Για το σκοπό αυτό, παρασκευάστηκαν συνθέσεις στις οποίες διαφοροποιείται το είδος και η αναλογία της προστιθέμενης ποζολάνης. Χρησιμοποιήθηκαν φυσικές ποζολάνες που περιλαμβάνουν την ηφαιστειακή γαία, τον τόφφο, τον διατομίτη, τον ζεόλιθο και την rhenish trass, ενώ από τεχνητές ποζολάνες μελετήθηκε ο μετακαολίνης. Για μια πιο περιεκτική μελέτη, πραγματοποιήθηκε μια επιπλέον σύνθεση με υδράσβεστο:λευκό τσιμέντο Portland:ποζολάνη με αναλογία 1:0,7:0,3. Τέλος, παρασκευάστηκαν δύο επιπλέον συνθέσεις, όπου η πρώτη περιέχει μόνο υδράσβεστο (CL90) και λειτούργησε ως σύνθεση αναφοράς, ενώ η δεύτερη περιέχει μόνο υδραυλική άσβεστο (NHL 3.5) και εξίσου αποτέλεσε μέτρο σύγκρισης. Γενικά η ποσότητα της υδράσβεστου διατηρήθηκε σταθερή για όλες τις συνθέσεις, ενώ ως αδρανή χρησιμοποιήθηκε άμμος ποτάμου (0-4mm) με αναλογία Κ/Α 1:3. Σε όλες τις συνθέσεις προστέθηκε ρευστοποιητής πολυκαρβοξυλικής βάσης σε αναλογία 1-1,5% κ.β. για βελτιστοποίηση της εργασιμότητας και μείωση του απαιτούμενου νερού. Σε όλες τις συνθέσεις πραγματοποιήθηκαν έλεγχοι στα σκληρυμένα φυσικά χαρακτηριστικά που περιλαμβάνουν τον έλεγχο της συρρίκνωσης, του πορώδες, της απορροφητικότητας, του φαινόμενου ειδικού βάρους και της τριχοειδής απορρόφησης. Οι ηλικίες διεξαγωγής τους ορίστηκαν στις 28 και 90 ημέρες με εξαίρεση τον έλεγχο συρρίκνωσης που πραγματοποιήθηκε στις πρώιμες ηλικίες. Έλεγχοι πραγματοποιήθηκαν και στα σκληρυμένα μηχανικά χαρακτηριστικά που περιλαμβάνουν τη σονομέτρηση, την αντοχή σε κάμψη και την αντοχή σε θλίψη. Οι ηλικίες διεξαγωγής τους ορίστηκαν στις ηλικίες των 14, 28 και 90 ημερών. Τα αποτελέσματα αναλύθηκαν συγκριτικά προκειμένου να εξαχθούν συμπεράσματα. Από την πειραματική διαδικασία συνάγεται το συμπέρασμα πως όλα τα ποζολανικά υλικά που ελέγχθηκαν έχουν θετική επίδραση στα κονιάματα με σκέτη υδράσβεστο και αυξάνουν τόσο την πρώιμη όσο και την μακροχρόνια αντοχή. Ο ρυθμός αύξησης αντοχής ωστόσο είναι διαφορετικός για κάθε ποζολανικό υλικό. Αυτό σχετίζεται όχι μόνο με την ορυκτολογική τους σύσταση αλλά και με την λεπτότητα άλεσης που έχουν.
description: Αγγλική Περίληψη The present thesis aims to compare the commonly used pozzolans for mortars for the repair of historic buildings and to evaluate their effect on the properties of mortars based on hydrated lime. The good durability of hydrated lime-pozzolanic systems has been known since antiquity, and the numerous structures that survive to the present day are testimonies to this durability. Since the 19th century, however, the use of cement in restoration has been widespread. Research institutes, universities and research projects funded by the European Union or other bodies active in the field of heritage conservation have developed considerable expertise in cement. However, while cement and hydraulic lime are standardised and certified materials, there is a lack of evaluation and certification of pozzolanic materials that work with hydraulic lime and not with cement in the case of the combination of hydraulic lime and pozzolan. Pozzolanic materials are usually local and do not have the same activity from place to place, with the result that some users underestimate them and others overestimate them as pozzolanic additives. This experimental research therefore contributes to this shortcoming by comparing pozzolanic materials used in monument restoration materials in the unified market of the European Union. For this purpose, compositions were prepared in which the type and proportion of added pozzolanic material was varied. Natural pozzolans including volcanic earth, tophos, diatomite, zeolite and rhenish trass were used, while metakaolin was studied from artificial pozzolans. For a more comprehensive study, an additional formulation was carried out with Portland hydrated lime:white cement:pozzolan in a ratio of 1:0.7:0.3. Finally, two additional compositions were prepared, where the first one contains only hydrated lime (CL90) and served as a reference composition, while the second one contains only hydraulic lime (NHL 3.5) and equally served as a benchmark. In general, the amount of hydrated lime was kept constant for all compositions, while river sand (0-4mm) with a K/A ratio of 1:3 was used as aggregate. Polycarboxylate-based fluidizer was added to all compositions at a ratio of 1-1.5% w/w to optimize workability and reduce the water requirement. Controls on the cured physical properties were carried out on all compositions including control of shrinkage, porosity, absorbency, apparent specific gravity and capillary absorption. Their ages were set at 28 and 90 days with the exception of the shrinkage test performed at early ages. Tests were also carried out on the hardened mechanical properties including sonometry, flexural strength and compressive strength. The ages at which they were conducted were set at 14, 28 and 90 days of age. The results were analyzed comparatively in order to draw conclusions. From the experimental procedure, it is concluded that all the pozzolanic materials tested have a positive effect on the mortars with neat hydrated lime and increase both early and long-term strength. However, the rate of strength increase is different for each pozzolanic material. This is related not only to their mineral composition but also to their grinding fineness.