[论文解读] 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 4

一句话总结

本研究评估了由相同多孔法国石灰岩（图夫奥岩）制成的胶凝材料和非胶凝材料石灰基砂浆，以评估其与原始石材的相容性。通过测试水分传输和机械性能，研究发现使用图夫奥岩骨料的砂浆表现出更好的相容性，为历史古迹提供了可持续且相容的修复解决方案。

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.

研究动机与目标

• 建立用于法国多孔石灰岩（图夫奥岩）在保护背景下砂浆相容性的物理-机械标准。
• 解决原始石材与传统修复砂浆之间机械性能和湿性性能不匹配的挑战。
• 通过使用相同母岩材料（图夫奥岩）制备砂浆骨料和胶凝材料，提出一种可持续的修复解决方案。
• 比较胶凝与非胶凝石灰砂浆在水分传输和机械行为方面的表现。
• 为选择和制备适用于古迹维护与修复的相容性砂浆提供实用指南。

提出的方法

• 使用破碎图夫奥岩制成的骨料制备非胶凝（熟化）石灰和胶凝石灰砂浆。
• 通过毛细水吸收和水分扩散测量，表征水分传输性能。
• 对砂浆试样进行抗压强度和弹性模量测定的机械测试。
• 将砂浆性能与原始图夫奥岩性能进行比较，以评估相容性。
• 采用标准化测试方法评估机械和湿性性能，符合保护标准。
• 分析结果，基于材料相容性推导出砂浆配比的实用指南。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于图夫奥岩的砂浆与原始石材相比，其水分传输性能如何？
• RQ2 由图夫奥岩骨料制成的胶凝与非胶凝石灰砂浆的机械性能（抗压强度、弹性）如何？
• RQ3 使用相同母岩材料（图夫奥岩）制成的砂浆在多大程度上实现了与原始石材的相容性？
• RQ4 在湿性和机械行为方面，哪种砂浆类型——胶凝或非胶凝——具有更好的长期相容性？
• RQ5 可以推导出哪些实用标准，用于选择和制备适用于历史古迹保护的相容性砂浆？

主要发现

• 使用图夫奥岩骨料和胶凝或非胶凝石灰制成的砂浆，其吸水率和扩散特性与原始石材非常接近。
• 非胶凝石灰砂浆表现出较低的抗压强度，但与胶凝砂浆相比，湿性相容性更优。
• 胶凝石灰砂浆表现出更高的机械强度，但由于水蒸气渗透性较低，不相容风险更大。
• 使用相同母岩材料（图夫奥岩）作为胶凝材料和骨料，显著提高了砂浆与原始石材的整体相容性。
• 基于图夫奥岩材料的砂浆在机械性能与湿性行为之间实现了平衡，适用于保护用途。
• 本研究为利用本地材料选择和配制相容性砂浆提供了一个经过验证的框架，可降低历史砌体长期损坏的风险。