Μελέτη του μηχανισμού πήξης κονιαμάτων τύπου ασβέστη - φυσικής ποζολάνης

Abstract

The objective of this thesis was the study of the hydration process of lime-pozzolan mortars. Limepozzolanmortars, due to their compatibility to ancient and historic mortars, find great application in therestoration of architectural monuments. The hydration process of lime-pozzolan mortars is essential for the development of their performance characteristics and the resistance to physicochemicaldeterioration of the mortar and of the monument where it is applied. The novelty of this research wasthe application of the proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR) technique inmonitoring the hydration process in real-time and continuously, performed in a portable magnet(capable for low-field NMR measurements). The hydration process was also examined by the analyticalmethodology applied in the characterization of historic and ancient mortars, consisting in X-raydiffraction (XRD), infrared spectroscopy (FT-IR), thermal analysis (DTA-TG), scanning electronmicroscopy (SEM), mercury intrusion porosimetry (MIP) and nitrogen adsorption porosimetry (BET), atpreset time periods. It was demonstrated that the 1H NMR technique, using a portable magnet, couldcontinuously monitor the setting process and provide information on the evolution of the microstructure,giving results well correlated with the XRD, FT-IR, DTA-TG, SEM, MIP and BET results. Consequently,the proposed methodology can be considered as a promising tool for scholars involved in theconservation of architectural heritage, to accurately evaluate in field the durability and service life oflime-pozzolan mortars.

Ο µηχανισµός πήξης υδραυλικών κονιαµάτων τύπου ασβέστη – φυσικής ποζολάνης µελετήθηκε σεπραγµατικό χρόνο, µέσω της διαδικασίας της ενυδάτωσης µε την µη- καταστρεπτική τεχνική τουπυρηνικού µαγνητικού συντονισµού πρωτονίου (1H NMR). Επιπροσθέτως τα αποτελέσµατα του 1HNMR συγκρίθηκαν µε εκείνα καταστρεπτικών τεχνικών, όπως XRD, FT-IR, DTA-TG, SEM, ΜΙP καιBET. Η µελέτη της εξέλιξης της µικροδοµής µε 1H NMR έδωσε αποτελέσµατα που ήταν σε συµφωνίαµε αυτά των MIP και SEM. Περαιτέρω µε την DTA-TG ανάλυση ταυτοποιήθηκαν ποσοτικά οιενυδατωµένες φάσεις της αντίδρασης ασβέστη – φυσικής ποζολάνης. Συγκεκριµένα, η µελέτη τηςκινητικής της ενυδάτωσης µε DTA-TG και 1H NMR έδωσε άµεσα συσχετιζόµενα αποτελέσµατα καιανέδειξε τα ακόλουθα: α) η συµµετοχή λεπτόκοκκης ποζολάνης στο κλάσµα του συνδετικού υλικούαυξάνει δραστικά την ταχύτητα και την απόδοση της αντίδρασης ενυδάτωσης και β) η αύξηση τηςσυγκέντρωσης της ποζολάνης στο κλάσµα του συνδετικού υλικού οδηγεί στην αύξηση της ταχύτηταςκαι της απόδοσης της αντίδρασης ενυδάτωσης. Εν κατακλείδι, αποδείχτηκε ότι η δυνατότηταεφαρµογής του 1H NMR µε φορητό µαγνήτη και σε πραγµατικό χρόνο, παρέχει το σηµαντικόπλεονέκτηµα της εφαρµογής της µεθόδου in situ, µε δυνατότητα άµεσης παρακολούθησης της εξέλιξηςτης µικροδοµής κατά την ενυδάτωση και εκτίµησης του σταδίου ωρίµανσης των κονιαµάτων.