[論文レビュー] Physical-mechanical characterization of hydraulic and non-hydraulic lime based mortars for a French porous limestone

Muzahim Al-Mukhtar, Kévin Beck|arXiv (Cornell University)|Sep 13, 2006

Building materials and conservation参考文献 8被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、同じ多孔質なフランスの石灰岩（トゥフォー）から作られた水性および非水性のライムセメントモルタルを評価し、元の石と適合性を確認した。水分移動および機械的特性の試験を通じて、トゥフォー由来の骨材を用いたモルタルが適合性が向上することを特定した。これは、歴史的建造物の持続可能で適合性の高い修復ソリューションを提供する。

ABSTRACT

The focus of the study presented in this paper is to provide reliable criteria that can be used to estimate the degree of compatibility between the French limestone tuffeau and mortar. It is suggested through this study to use the same parent material (i.e., tuffeau) as mortar. The mortar used in this study is composed of non-hydraulic (hydrated) lime or hydraulic lime and aggregates obtained from fragments and powder of the tuffeau stone. Water transfer properties and mechanical behaviour of the mortars are evaluated and compared with the original stone Tuffeau. Based on these studies, some key guidelines are provided such that a mortar that is compatible with properties of Tuffeau and can be prepared and used as construction material of monuments and maintenance purposes.

研究の動機と目的

• フランスの多孔質石灰岩（トゥフォー）と適合するモルタルの物理的・機械的基準を確立すること。
• 従来の修復モルタルと元の石との間の機械的および水分特性の不一致という課題に対処すること。
• 同じ母岩（トゥフォー）をモルタルの骨材およびバインダーに使用することで、持続可能な修復ソリューションを提案すること。
• 水性および非水性ライムモルタルの水分移動および機械的挙動について比較すること。
• モニュメントの保守・修復に向けた、適合性のあるモルタルの選定および準備に関する実用的ガイドラインを提供すること。

提案手法

• 破砕されたトゥフォー石から得た骨材を用いた非水性（水酸化）ライムおよび水性ライムモルタルの調製。
• 毛細管水分吸収および水分拡散測定による水分移動特性の特性評価。
• モルタル試料の圧縮強度および縁率の決定を含む機械的試験。
• モルタルの特性を元のトゥフォー石の特性と比較し、適合性を評価。
• 保存基準に準拠した、機械的および水分特性評価の標準化された試験法の使用。
• 材料の適合性に基づくモルタル配合の実用的ガイドラインを導き出すための結果分析。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 トゥフォー由来のモルタルの水分移動特性は、元の石と比較してどうか？
• RQ2 トゥフォー骨材を用いた水性および非水性ライムモルタルの機械的性能（圧縮強度、弾性率）はいかほどか？
• RQ3 同じ母岩（トゥフォー）を用いたモルタルが、元の石とどれほど適合性を示すか？
• RQ4 水分および機械的挙動の観点から、長期的な適合性において水性モルタルと非水性モルタルのどちらが優れているか？
• RQ5 歴史的建造物保存のための、適合性のあるモルタルの選定および準備に向けた実用的基準は何か？

主な発見

• 水性または非水性ライムを用いたトゥフォー骨材から作られたモルタルは、元の石と同様の水分吸収および拡散特性を示した。
• 非水性ライムモルタルは圧縮強度が低かったが、水性特性の適合性が優れていた。
• 水性ライムモルタルは高い機械的強度を示したが、低い水蒸気透過性のため、適合性のリスクが高かった。
• バインダーおよび骨材の両方に同じ母岩（トゥフォー）を用いることで、モルタルと元の石との全体的な適合性が顕著に向上した。
• トゥフォー由来の材料を基にしたモルタルは、保存用途に適した機械的性能と水分挙動のバランスを達成した。
• 本研究は、地域の材料を用いた適合性のあるモルタルの選定および配合の妥当なフレームワークを提供し、歴史的レンガ積みの長期的損傷リスクを低減した。