[논문 리뷰] Physical-mechanical characterization of hydraulic and non-hydraulic lime based mortars for a French porous limestone

Muzahim Al-Mukhtar, Kévin Beck|arXiv (Cornell University)|2006. 09. 13.

Building materials and conservation참고 문헌 8인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 프랑스의 다공성 석회석(Tuffeau)으로부터 같은 원료로 제조된 수압성 및 비수압성 석회 기반 몰타르를 평가하여 원래의 돌과의 호환성을 평가한다. 수분 이동성과 기계적 성질을 시험함으로써, Tuffeau에서 유래한 골재를 사용한 몰타르가 향상된 호환성을 보이며, 역사적 기념물에 대한 지속 가능하고 호환 가능한 수리 방법을 제공함을 규명하였다.

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.

연구 동기 및 목표

• 프랑스의 다공성 석회석(Tuffeau)과의 보존적 맥락에서 몰타르의 물리적·기계적 기준을 수립하기 위해.
• 기존 돌과 전통적인 수리 몰타르 사이의 기계적 및 수위 성질 불일치 문제를 해결하기 위해.
• 바인더와 골재 모두에 동일한 모체 원료(Tuffeau)를 사용함으로써 지속 가능한 수리 솔루션을 제안하기 위해.
• 수압성 및 비수압성 석회 몰타르의 수분 이동성 및 기계적 거동을 비교하기 위해.
• 기념물 유지보수 및 복원을 위한 호환성 있는 몰타르의 선택 및 준비를 위한 실용적 지침을 제공하기 위해.

제안 방법

• Tuffeau 석회석을 분쇄하여 유도한 골재를 사용한 비수압성(수화된) 석회 및 수압성 석회 몰타르 제조.
• 관류 수분 흡수 및 수분 확산 측정을 통한 수분 이동 성질의 특성 분석.
• 몰타르 시편의 압축 강도 및 탄성 계수 측정을 포함한 기계적 시험.
• 원래 Tuffeau 돌의 성질과의 비교를 통해 호환성 평가.
• 보존 기준에 부합하는 표준화된 시험 방법을 사용하여 기계적 및 수위 성능 평가.
• 재료 호환성 기반의 몰타르 제형 설계를 위한 실용적 지침 도출을 위한 결과 분석.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Tuffeau 기반 몰타르의 수분 이동 성질은 원래 돌과 비교하여 어떻게 다른가?
• RQ2 Tuffeau 골재로 제조한 수압성 및 비수압성 석회 몰타르의 기계적 성능(압축 강도, 탄성)은 어떠한가?
• RQ3 동일한 모체 원료(Tuffeau)로 제조된 몰타르가 원래 돌과의 호환성을 얼마나 달성하는가?
• RQ4 수위 및 기계적 거동 측면에서 장기적으로 더 뛰어난 호환성을 보이는 몰타르 유형은 수압성인지 비수압성인지?
• RQ5 역사적 기념물 보존을 위한 호환성 있는 몰타르의 선택 및 준비를 위한 실용적 기준은 무엇인가?

주요 결과

• 수압성 또는 비수압성 석회를 사용하여 Tuffeau 골재로 제조한 몰타르는 원래 돌과 유사한 수분 흡수 및 확산 특성을 보였다.
• 비수압성 석회 몰타르는 압축 강도가 낮았지만 수위 호환성 측면에서 수압성 몰타르보다 우수했다.
• 수압성 석회 몰타르는 높은 기계적 강도를 보였지만, 낮은 수증기 투과성으로 인해 불일치 위험이 더 높았다.
• 바인더와 골재 모두에 동일한 모체 원료(Tuffeau)를 사용함으로써 몰타르의 원래 돌과의 총합 호환성이 크게 향상되었다.
• Tuffeau에서 유래한 자재를 기반으로 한 몰타르는 보존 목적에 적합한 기계적 성능과 수위 거동 사이의 균형을 달성하였다.
• 지역 자재를 활용한 호환성 있는 몰타르의 선택 및 제형 설계를 위한 검증된 프레임워크를 제공함으로써, 역사적 석조 구조물의 장기적 손상 위험을 감소시켰다.