Διερεύνηση της συμπεριφοράς υλικών που χρησιμοποιούνται σε επισκευές μνημείων και ιστορικών κτιρίων κατά την έκθεσή τους στη δράση των αλάτων
Creators: name: Μιχαηλίδου, Στέλλα Σωτηρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Συντήρηση
Άλατα
Παραδοσιακά κονιάματα
Conservation
Salts
Traditional mortars

description: Από τη διάγνωση των φθορών που εμφανίζονται σε μνημεία, είναι γνωστό πως η κυριότερη αιτία αποσάθρωσης είναι η κρυστάλλωση των διαλυτών αλάτων που μεταφέρονται μέσω της υγρασίας. Τα άλατα που συναντώνται συχνότερα στο κυρίως σώμα μιας τοιχοποιίας είναι τα χλωριούχα, τα θειικά και τα νιτρικά. Επιπλέον, σε πολλές περιπτώσεις, εντονότερες βλάβες εξαιτίας της κρυστάλλωσης αλάτων έχουν εντοπιστεί σε μνημεία έπειτα από επεμβάσεις συντήρησης με προσθήκη ενέσιμων υλικών και αρμολογημάτων. Αυτό συμβαίνει καθώς τέτοιες επεμβάσεις είναι ικανές να διαταράξουν την ισορροπία κίνησης της υγρασίας στο εσωτερικό της δομής του μνημείου. Έτσι, όταν κανείς καλείται να σχεδιάσει ένα υλικό επέμβασης, ανεγείρονται μια σειρά από ερωτήματα σχετικά με την περιεκτικότητα των πρώτων υλών σε ιόντα αλάτων ή την κρίσιμη ποσότητα αλάτων στο περιβάλλον λειτουργίας, η οποία θα πρέπει να ελέγχεται (π.χ. επαφή με θαλασσινό νερό, εδαφικός ορίζοντας πλούσιος σε θειικά). Τα ερωτήματα αυτά επιχειρείται να προσεγγιστούν με την παρούσα πειραματική έρευνα. Επιλέχθηκε να μελετηθούν υλικά που βασίζονται στην άσβεστο γιατί αυτά είναι που χρησιμοποιούνται κυρίως σε επεμβάσεις σε μνημεία, καθώς είναι συμβατά με τα υπάρχοντα κονιάματα. Επιλέχθηκαν επίσης δύο διαφορετικά είδη αλάτων, θειικό νάτριο και χλωριούχο νάτριο, σε τρεις διαφορετικές συγκεντρώσεις το καθένα, ως αφετηρία για περεταίρω μελέτη. Έπειτα από εκτεταμένη βιβλιογραφική έρευνα, επιλέχθηκε η εφαρμογή μίας εντατικής διαδικασίας, προκειμένου να επιτευχθεί η σύγκριση των εξεταζόμενων παραμέτρων σε εύλογο χρονικό διάστημα. Αρχικά παρασκευάστηκαν μια σειρά από ενυδατωμένες κονίες (πάστες), με συστατικά και αναλογίες όπως εφαρμόζονται συνήθως στις συνταγές των παραδοσιακών κονιαμάτων και με σταθερό λόγο νερού–κονίας για όλες τις συνθέσεις. Οι κονίες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν άσβεστος, ποζολάνη, υδραυλική άσβεστος, κεραμάλευρο και λευκό τσιμέντο. Παρασκευάστηκαν κατάλληλα δοκίμια και πραγματοποιήθηκαν οι απαραίτητοι έλεγχοι των φυσικών και μηχανικών τους ιδιοτήτων. Στη συνέχεια, τα δοκίμια των διαφόρων συνθέσεων υπέστησαν κύκλους ύγρανσης - ξήρανσης στα διαλύματα αλάτων και σε καθαρό νερό και μελετήθηκε η συμπεριφορά τους. Συγκεκριμένα, σημειώθηκαν οι κύκλοι ανθεκτικότητας του κάθε δοκιμίου, η αλλαγή στη μάζα του, ο τύπος φθοράς που εντοπίζεται (ρηγματώσεις, εξανθίσεις κ.λπ.), ενώ πραγματοποιήθηκε παρατήρησή τους με στερεοσκόπιο και με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης προκειμένου να γίνει μια λεπτομερής αποτίμηση της κατάστασης. Η παραπάνω μεθοδολογία εφαρμόστηκε και σε δοκίμια κονιαμάτων ίδιας σύστασης με τις παραπάνω πάστες. Από τα αποτελέσματα της πειραματικής μελέτης προέκυψε πως τα κονιάματα είναι σημαντικά ανθεκτικότερα των παστών. Στις πάστες, ανθεκτικότερες αποδείχθηκαν οι συνθέσεις με μεγάλο πορώδες, όπως της ασβέστου και της υδραυλικής ασβέστου, ενώ οι συνθέσεις με κονίες μεγάλης υγροσκοπικότητας, όπως αυτή με ασβέστη και ποζολάνη, παρουσίασαν ρηγματώσεις κατά την έκθεσή τους τόσο σε καθαρό νερό όσο και σε διαλύματα αλάτων. Τα πειραματικά αποτελέσματα της παρούσας μελέτης προσθέτουν στην υπάρχουσα σχετική βιβλιογραφία, τονίζοντας την αναγκαιότητα για περεταίρω έρευνα με στόχο τη βελτιστοποίηση της μεθοδολογίας για τη μελέτη των κονιαμάτων σε περιβάλλον αλάτων. Ταυτόχρονα, προκύπτει πως η μελέτη της συμπεριφοράς των παστών σε περιβάλλον αλάτων απαιτεί την ανάπτυξη διαφορετικής μεθοδολογίας, λαμβάνοντας υπόψη τα διαφορετικά χαρακτηριστικά των υλικών αυτών
description: Studying the decay in monuments has shown that the main reason of damage is crystallization of soluble salts transferred through moisture. The most common salts found in the main body of masonry are chlorides, sulfates and nitrates. Furthermore, most extensive damage by salt crystallization has been identified in monuments after conservation operations with grouts and mortars. This is due to the disturbance of the achieved moisture movement equilibrium in the monument’s structure. Consequently, designing a material for restoration purposes may come with a series of questions about the concentration of salt ions in the raw materials or the critical value of salts in the building’s environment which should be controlled (e.g. sea water contact, rich of sulfates ground). The above questions are approached by this experimental research. Lime based materials were chosen, as they constitute the most common materials in restoration practice, being compatible with the original mortars. Two different types of salts, sodium sulfate and sodium chloride, were also chosen in three different concentrations as a starting point for further research. Following an extensive bibliographical research, the implementation of a relatively intensive procedure was chosen, in order to compare the parameters examined in a reasonable time period. A series of pastes with ingredients and percentages as applied to the traditional mortars and constant water ratio for all compositions were prepared. The materials used were lime, pozzolan, hydraulic lime, ceramic powder and white cement. Appropriate specimens were produced and the necessary tests of physical and mechanical properties were performed. The specimens were subjected to wet-dry cycles into salt solutions and clean water in order to examine their behavior. Specifically, durability cycles, mass deferientations and the type of damage indicated (cracks, effloresences etc) were noted down, while stereoscopic observation and examination under scanning electron microscope were carried out to investigate their present condition. The aforementioned methodology was also applied to mortar specimens of the same composition. The results of this experimental study have demonstrated that mortars are more resistant than pastes. Regarding pastes, the most resistant were the compositions with high porosity, like lime and hydraulic lime, while compositions with materials of high hygroscopicity, as lime-pozolan, presented fractures during their exposure in salt solutions and clean water. The experimental results of the present study are adding on the existing relative bibliography, emphasizing on the necessity for further investigation aiming to the methodology optimization for studying mortar’s behavior under salt exposure. Simultaneously, it appears that the study of the behavior of pastes under salt exposure requires the development of a different methodology, taking into account the different characteristics of these materials
description: Συνεργαζόμενα Τμήματα: Πολιτικών Μηχανικών, Μηχανολόγων Μηχανικών, Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Χημικών Μηχανικών, Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών