ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (Κονίες, Ιστορικά Κονιάματα)

Transcript

1 ntua ACADEMIC OPEN COURSES ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (Κονίες, Ιστορικά Κονιάματα) Σχολή Χημικών Μηχανικών 9 ο Εξαμ. Χ-Μ ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ Καθ. Α. Μοροπούλου 1

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons και δημιουργήθηκε στο πλαίσιο του Έργου των Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων από την διδάσκουσα Καθ. Α. Μοροπούλου. Για υλικό που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς 2

3 Γενική Περιγραφή 3

4 ΤΑ ΚΟΝΙΑΜΑΤΑ ΩΣ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ 1. Συνδετική κονία: 2. Αδρανή 3. Πρόσθετα: Α. Αερική Β. Υδραυλική Α. Ανόργανης φύσης Β. Οργανικής φύσης Συστατικά κονιαμάτων 4. Νερό Κατάταξη κονιαμάτων ανάλογα με χρήσεις Κονιάματα αρμών: Συνδετικό υλικό των δομικών στοιχείων Κονιάματα υποστρωμάτων: Υπόστρωμα πολλές φορές με την μορφή διαδοχικών στρωμάτων σε δάπεδα, ψηφιδωτά, μωσαϊκά, τοιχογραφίες Επιχρίσματα: Μορφή επιστρώματος επιφανειών. Προστατευτικό στρώμα για διαβρωτικούς παράγοντες (βροχή, υγρασία) Διακοσμητικό χαρακτήρα 4

5 1. ΚΟΝΙΕΣ Αερικές κονίες που πήζουν και σκληρύνονται μόνο όταν έρχονται σε επαφή με τον αέρα (γύψος, αερική άσβεστος) Υδραυλικές κονίες που πήζουν και σκληρύνονται με την παρουσία νερού, με ή χωρίς την παρουσία αέρα και παραμένουν σκληρές ακόμα και κάτω από το νερό (υδραυλική άσβεστος, τσιμέντο). 5

6 1Α: ΑΕΡΙΚΕΣ ΚΟΝΙΕΣ Ι. ΓΥΨΟΣ Το θειικό ασβέστιο, είτε στην άνυδρη (CaSΟ 4 ), είτε στην διένυδρη μορφή του (CaSO 4. 2H 2 O), που βρίσκεται με την μορφή ορυκτών στην φύση. Οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά την έψηση του CaSO 4. 2H 2 O είναι: CaSO. 4 2H 2 O CaSO 4 0.5H 2 O + 1.5H 2 O Kcal, Τ=128 o C CaSO 4 0.5H 2 O CaSO H 2 O -7.5 Kcal, Τ=163 o C Με ανάμιξη του ανυδρίτη ή του ημιυδρίτη με % κ.β. νερό παρατηρείται πήξη της κονίας. Άλλα χαρακτηριστικά του γύψου Χρόνος πήξης: 5-60 min Χρόνος σκλήρυνσης: 7-40 min Αντοχή σε εφελκυσμό: Kg/cm 2 Αντοχή σε θλίψη: Kg/cm 2 Παρασκευή κονιάματος από γύψο: Ανάμιξη με λεπτή άμμο μέχρι ένα ποσοστό 50 % 6

7 ΙΙ. ΑΕΡΙΚΗ ΑΣΒΕΣΤΟΣ (CaO) Παράγεται με έψηση ασβεστολιθικών πετρωμάτων. Μορφές ασβεστολίθου: Καθαρός (CaCO 3 ) Δολομιτικός (CaMg(CO 3 ) 2 ) Ανάλογα με την μορφή του αρχικού πετρώματος λαμβάνουμε διαφορετική ποιότητα ασβέστη. Διαδικασία παραγωγής ασβέστη σε τρία στάδια: Έψηση των ασβεστολιθικών πετρωμάτων και παραγωγή του CaO Έσβεση του CaO και παραγωγή του Ca(OH) 2 Σκλήρυνση του Ca(OH) 2 και παραγωγή του CaCO 3 7

8 Τεχνολογία όπτησης ασβεστολίθου Έψηση ασβεστολιθικών πετρωμάτων κατά την ενδόθερμη αντίδραση: CaCO 3 CaO + CO 2-42 kcal Περιεχόμενο ποσοστό σε MgCO 3 στον αρχικό ασβεστόλιθο 2-5%, παράγουμε άσβεστο πλούσια σε Ca, 5%, παράγουμε μαγνησιακή (δολομιτική) άσβεστο 8

9 Τεχνολογία έσβεσης-παραγωγή υδρασβέστου Έσβεση της παραγόμενης ασβέστου και παραγωγή της υδρασβέστου κατά την εξώθερμη αντίδραση: CaO + H 2 O Ca(OH) kcal Ποιότητα του ασβέστη ανάλογα με το δείκτη απόδοσης R : R=όγκος υδρασβέστου (m 3 ) / βάρος αρχικού CaO (t) R > 2.5, παράγεται παχιά άσβεστος υψηλής ποιότητας R = , παράγεται ισχνή άσβεστος χαμηλής ποιότητας R < 1.5, η παραγόμενη άσβεστος είναι ακατάλληλη για δομική χρήση 9

10 Μορφή ασβέστη Σκόνη. Με πρόσθεση ποσότητας νερού περίπου το 32% του βάρους του ασβέστη Πολτός. Με σβήσιμο σε περίσσεια νερού Σκλήρυνση της Υδρασβέστου Ca(OH) 2 +CO 2 CaCO 3 + H 2 O +14 kcal Απαραίτητες προϋποθέσεις για την σκλήρυνση Παρουσία CO 2 Ξηρό περιβάλλον για την εξάτμιση του νερού 10

11 ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΜΟΝΤΕΡΝΑΣ ΚΑΙ ΑΡΧΑΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΗΣ ΑΣΒΕΣΤΟΥ Καύσιμα σε αρχαίους κλιβάνους: ξύλο, τύρφη και ξυλοκάρβουνο. Αναπτυσσόμενες θερμοκρασίες περίπου 900 o C και μεγάλος χρόνος έψησης. Παραγόμενος ασβέστης μικροκρυσταλλικός με αυξημένο πορώδες, ειδική επιφάνεια και δραστικότητα. Σύγχρονα καύσιμα: Πετρέλαιο, αέρια. Αναπτυσσόμενες θερμοκρασίες o C. Υπερέψηση του ασβεστόλιθου, με προβλήματα στην έσβεση, καθώς και παραγωγή ανεπιθύμητων δευτερογενών προϊόντων. Έως τις αρχές 20ου αιώνα η έσβεση της ασβέστου γινόταν σε μεγάλες τάφρους για μεγάλο χρονικό διάστημα έως και χρόνια. Πλήρης ενυδάτωση. Καλές μηχανικές αντοχές. Σύγχρονη εποχή: Αυτοματοποιημένες διεργασίες σε βιομηχανική κλίμακα. Παραγόμενος ασβέστης, χαμηλής ποιότητας. Κύρια χρήση της ασβέστου στη βιομηχανία σιδήρου και χάλυβα, στην βιομηχανία πλαστικών, στην υαλουργία, στην ζαχαροβιομηχανία κ.τ.λ. Ανταπόκριση των πιο πάνω απαιτήσεων. 11

12 1Β: ΥΔΡΑΥΛΙΚΕΣ ΚΟΝΙΕΣ Ι. ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΣΒΕΣΤΟΣ Τεχνολογία όπτησης μαργαϊκών ασβεστολίθων Έψηση αργιλικών ασβεστολίθων που αποτελούνται από ένα μίγμα ανθρακικού ασβεστίου και αργίλου (μάργες).η θερμοκρασία έψησης περίπου ο C. Οι παρακάτω χημικές αντιδράσεις περιγράφουν το φαινόμενο που παρατηρείται κατά την έψηση των παραπάνω πετρωμάτων: CaO + Al 2 O 3 CaO.Al 2 O 3 C + A CA ή 2CaO + SiO 2 2CaO.SiO 2 2C + S C 2 S ή Μοντέρνα παραγωγή τεχνητής υδραυλικής ασβέστου: Ανάμιξη αργίλου και ασβεστολίθου και έψηση στους o C. Σβέση της Υδραυλικής Ασβέστου Κατά το πρώτο στάδιο κατά την διάρκεια της ξηρής έσβεσης, το CaO μετατρέπεται σε Ca(OH) 2. CaO + H 2 O Ca(OH) 2 12

13 Κατά το δεύτερο στάδιο, και όταν προστεθεί επιπλέον νερό οι αργιλοπυριτικές ενώσεις ενυδατώνονται, παράγοντας ένυδρο πυριτικό ασβέστιο (CSH) και ένυδρο πυριτικό αργίλιο (CAH). Αυτές οι ενώσεις είναι που προκαλούν και την γρήγορη σκλήρυνση του μείγματος κατά την αντίδραση: C 2 S + CA + H 2 O CSH + CAH + Ca(OH) 2 Ενανθράκωση της υδραυλικής ασβέστου Ca(OH) 2 + CO 2 + H 2 O CaCO 3 + 2H 2 O 13

14 Κατάταξη των ασβέστων με βάση τον δείκτη υδραυλικότητας: Δείκτης Υδραυλικότητας του Vicat : Δείκτης υδραυλικότητας: (i) = (Al 2 O 3 +SiO 2 + Fe 2 O 3 )/(CaO+MgO) i= i= i= i= i= i 0.5 αερική άσβεστος άσβεστος χαμηλής υδραυλικότητας άσβεστος μεσαίας υδραυλικότητας υδραυλική άσβεστος άσβεστος υψηλής υδραυλικότητας τσιμέντο 14

15 Χρόνος πήξης για διαφορετικούς τύπους ασβέστου Είδος Κονίας Ποσοστό Αργίλου (%) Ποσοστό CaCO 3 (%) Δείκτης Υδραυλ. i Χρόνος Πήξης Αερική Ασβεστος Χαμηλής Υδραυλικότητας Μεσαίας Υδραυλικότητας d d Υδραυλική Άσβεστος d Υψηλής Υδραυλικότητας d Τσιμέντο ώρες ΤσιμέντοΤαχείας Πήξης αμέσως 15

16 ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΑΝΤΟΧΕΣ ΓΙΑ ΚΟΝΙΑΜΑΤΑ ΜΕ ΑΝΑΛΟΓΙΑ ΣΥΝΔΕΤΙΚΗΣ ΥΛΗΣ /ΑΔΡΑΝΩΝ =1/3 ΜΕΤΑ ΑΠΟ 28 ΗΜΕΡΕΣ. Αερικής ασβέστου: 0.3 Mpa Υδραυλικής ασβέστου ή ασβέστου-ποζολάνας: 1-3 Mpa Υψηλής υδραυλικότητας: 3-8 Mpa Τσιμέντο: Mpa 16

17 ΙΙ. ΤΣΙΜΕΝΤΟ Εξόρυξη πρώτων υλών (ασβεστόλιθος και άργιλος) Άλεση και παραγωγή φαρίνας Έψηση σε υψικάμινο σε θερμοκρασίες ο C και παραγωγή κλίνκερ: CaO + A.S.F C 2 S + C 3 S + C 3 A + C 4 AF Ανάμιξη με διάφορα πρόσθετα (κύρια γύψος, αλλά και ποζολάνες, ιπτάμενη τέφρα) Άλεση και παραγωγή λεπτόκκοκης σκόνης (τσιμέντο) Αντίδραση του τσιμέντου με το νερό: Παραγωγή των ένυδρων CSH, CAH, τα οποία με την μορφή gel προσδίδουν πολύ γρήγορη σκλήρυνση στο μίγμα. Η χημική αντίδραση που εκφράζει το φαινόμενο: C 2 S + C 3 S + C 3 A + H 2 O Ca(OH) 2 + CSH + CAH 17

18 Είδη κονιαμάτων με βάση το τσιμέντο: Κονιάματα τσιμέντου-ασβέστη για βελτίωση μια σειρά ιδιοτήτων όπως πρόσφυση, στεγανότητα, πλαστικότητα, εργασιμότητα, μείωση πιθανότητας εμφάνισης εξανθημάτων, κ.τ.λ. Κονιάματα τσιμέντου-ποζολάνας για μείωση ποσοστού ελευθέρου Ca(OΗ) 2 Η μοντέρνα τεχνολογία σήμερα παράγει διάφορα είδη τσιμέντου όπως τσιμέντο υψηλών αντοχών, υψηλής συγκέντρωση πυριτίου, λευκό τσιμέντο, ανθεκτικό στα θειικά, κ.τ.λ. 18

19 2. ΑΔΡΑΝΗ Υλικά σε κοκκώδη μορφή, που χρησιμοποιούνται σαν filler στα κονιάματα Παραγωγή κονιάματος: Μέγεθος κόκκων αδρανών 5 mm Παραγωγή σκυροδέματος: Μέγεθος κόκκων αδρανών 5 mm 19

20 Κατάταξη αδρανών ανάλογα με την φύση τους Φυσικά αδρανή όπως πέτρες, βότσαλα, χαλίκια χωρίς επεξεργασία ή θραυσμένα Βιομηχανικά αδρανή: διογκωμένη άργιλος, διογκωμένος περλίτης, βερμικουλίτης κ.τ.λ. Συνηθισμένα αδρανή Άμμος (θαλασσινή-ανθρακικής σύστασης, ποταμίσια-χαλαζιακής σύστασης, λατομείου) Θραύσματα από ασβεστολιθικά πετρώματα, από γρανίτες, δολομίτες, χαλαζία κ.τ.λ. Θραύσματα κεραμικού. Δημιουργία ενυδατωμένων αργιλοπυριτικών προϊόντων του ασβεστίου. Καλύτερη πρόσφυση. Καλύτερες μηχανικές αντοχές. Κίσσηρη. Παραγωγή ελαφρού κονιάματος. Μεγαλύτερη ελαστικότητα 20

21 Έλεγχος στα χρησιμοποιούμενα αδρανή: Κοκκοδιαβάθμιση Τυχόν παρουσία αλάτων Παρουσία χωματοειδών υλικών και υγρασίας που καθιστούν την πρόσφυση μεταξύ του αδρανούς και του συνδετικού υλικού δύσκολη. 21

22 3. ΠΡΟΣΘΕΤΑ Βελτίωση διαφόρων χαρακτηριστικών των κονιαμάτων. Ανόργανα - Ποζολάνες Οργανικά 22

23 3Α: ΑΝΟΡΓΑΝΑ-ΠΟΖΟΛΑΝΕΣ Όρισμός κατά ASTM C618: Πυριτικό ή αργιλοπυριτικό υλικό, το οποίο από μόνο του δεν παρουσιάζει υδραυλικές ιδιότητες αλλά σε λεπτοαλεσμένη μορφή και με την παρουσία υγρασίας, αντιδρά με το Ca(OH) 2 σε συνήθη θερμοκρασία και δημιουργεί ενώσεις που έχουν συνδετικές ιδιότητες. Η δράση της ποζολάνας στον ασβέστη δίνεται με την αντίδραση: Ca(OH) 2 +Al 2 O 3 +SiO 2 +H 2 O CaO.SiO 2.nH 2 O + CaO.Al 2 O 3.n H 2 O CSH CAH 23

24 Ι. ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΟΖΟΛΑΝΕΣ Από πυροκλαστικά πετρώματα (ηφαιστειακής προέλευσης), υαλώδους μορφής, με περιεχόμενο ποσοστό ενεργού πυριτίου 45-60% όπως η Θηραϊκή γη, η Μηλαϊκή γη, οι ιταλικές ποζολάνες, διατομείς. ΙΙ. ΤΕΧΝΗΤΕΣ ΠΟΖΟΛΑΝΕΣ Αρχαιότητα: λεπτά θραύσματα από κεραμικά, πλίνθους αγγεία, κ.τ.λ. Η δραστικότητα εξαρτάται από την αρχική σύνθεση της αργίλου και την θερμοκρασία έψησης. Μοντέρνες τεχνητές ποζολάνες: ιπτάμενες τέφρες (PFA: pulverised fly ash), σκωρίες υψικαμίνων (Blast furnace slag), silica fume και ο μετακαολινίτης που προκύπτει από έψηση του καολινίτη. 24

25 3Β: ΟΡΓΑΝΙΚΑ Πρόσθεση ενώσεων οργανικής φύσης για την βελτίωση μιας σειράς ιδιοτήτων όπως εργασιμότητα, αύξηση μηχανικών αντοχών, ανθεκτικότητα στον πάγο κ.τ.λ. Τα κύρια πρόσθετα που έχουν χρησιμοποιηθεί στα ιστορικά κονιάματα παρουσιάζονται παρακάτω: Πρόσθετο Επίδραση στο Κονίαμα Υλικό Οργανική Προέλευσης Αερακτικό Σταθεροποιητής Βελτιώνει την ανθεκτικότητα Σε μικρές ποσότητες λειτουργεί σαν σταθεροποιητής βύνη, μπύρα, δέρμα ζώων κρόκος αυγού, λίπη, κερί Filler Βελτιώνει την σκληρότητα κόλλα, αράβικη μαστίχα, αλκής, ζάχαρη, χυμούς φρούτων, γλουτένη, ρύζι, ζάχαρη Πρόσθετο Διαστολής Προκαλεί διαστολή κατά την πήξη ζωϊκές και φυτικές κόλλες Μετατροπέας Αναστολέας μεταβολής όγκου Βελτιώνει τις συγκολλητικές ιδιότητες Δρα ανασταλτικά στην συστολή(μεταβολή όγκου) ασπράδι αυγού, αίμα, αλευρόκολλα, κερατίνη, κολλαγόνο, καζεΐνη, βόραξ, φυτικές ρητίνες κερί μέλισσας 25

26 Πρόσθετο Επίδραση στο Κονίαμα Υλικό Οργανική Προέλευσης Πλαστικοποιητής Επιβραδυντής Παρέχει πλαστικότητα, μειώνει την ψαθυρότητα, αυξάνει την εργασιμότητα Επιβραδύνει την ταχύτητα πήξης ζάχαρη, γάλα, ασπράδι αυγών, λάδι λιναρόσπορου, λίπος χοίρου, γάλα σύκου, ζωϊκή κόλλα ζάχαρη, γάλα, ασπράδι αυγών, σακχαρίνη, αλευρόκολλα, βόραξ Σταθεροποιητής Αυξάνει την σκληρότητα και την ακαμψία ζάχαρη, φυτικές και ζωϊκές κόλλες, μελάσα Πρόσθετο που βελτιώνει τις αντοχές Αυξάνει την αντοχή του διαλύματος κερατίνη, καζεΐνη, τανίνη, κόλλα, λάδι λιναρόσπορου, τρίχες αγελάδος/βοδιού/ανθρώπου, άχυρο, ρύζι, ζύμη σικάλεως, ίνες βαμβακιού, ζωϊκές κόλλες, χυμός σύκου με κρόκο αυγού, ζάχαρη, ασπράδι αυγού Πηκτικό γαλακτώματος Επιταχύνει την πήξη του μίγματος αίμα, ξυνισμένο γάλα, καζεϊνη, τυρί, κολλαγόνο, ζελατίνη 26

27 Γ-ΙΙ: Χαρακτηρισμός Ιστορικών κονιαμάτων 27

28 Το κονίαμα είναι σύνθετο υλικό Τεχνολογία παραγωγής και οι χρησιμοποιούμενες πρώτες ύλες ποικίλλουν ανάλογα την περιοχή, την ιστορική περίοδο και την εφαρμογή-χρήση του κονιάματος 28

29 Μέθοδοι Χαρακτηρισμού των Κονιαμάτων 1. Πετρογραφική, Ορυκτολογική Μελέτη Οπτικό Μικροσκόπιο (OM) Περίθλαση Ακτίνων Χ (XRD) Πετρογραφική Μελέτη των Ορυκτών φάσεων Ταυτοποίηση Κρυσταλλικών Ενώσεων 2. Φυσικές Μέθοδοι Κοκκοδιαβάθμιση Αναλογία Συνδετικής Ύλης/Αδρανών, Κοκκοδιαβάθμιση Αδρανών 3. Μέθοδοι Ανάλυσης Χημικής Σύστασης Προσδιορισμός του CO 2 με ογκομετρική μέτρηση (Calcimetry) Ταυτοποίηση και περιεχόμενο ποσοστό ανθρακικών ενώσεων 29

30 Θερμικές Μέθοδοι (DTA,TG/DTG, DSC, TMA) Ποιοτική και Ποσοτική Ανάλυση, Αερική ή Υδραυλική Φύση του Κονιάματος, Φύση Αδρανών, Κονίας, Προσδιορισμός Προσθέτων Φασματοσκοπία Υπέρυθρης Ακτινοβολίας με μετασχηματισμό Fourier (FTIR) Ταυτοποίηση ενώσεων του κονιάματος, των προϊόντων της φθοράς, και των οργανικών προσθέτων Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM) Στοιχειακή Μικροανάλυση Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Διαπερατότητας (TEM) Ύπαρξη υδραυλικών ενώσεων 30

31 4. Μελέτη Μικροδομής Ποροσιμετρία Hg Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM) Μικροδομή,Ύφανση, Μελέτη διεπιφάνειας Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Διαπερατότητας (TEM) 5. Δοκιμές Μηχανικών Αντοχών Εκτίμηση Εφελκυστικής Αντοχής, Δοκιμή μονοαξονικού εφελκυσμού επί θραυσμάτων Κονιαμάτων 31

32 Χρήση Θερμικής Ανάλυσης και Κατάταξη Κονιαμάτων Οι θερμικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται για να εκτιμήσουμε τις θερμικές μεταβολές που υφίστανται τα κονιάματα θερμαινόμενα σε μια θερμοκρασιακή κλίμακα ο C, με έναν ρυθμό 10 ο C/min. Επιτυγχάνεται ποιοτική και ποσοτική ανάλυση. DTΑ: Ενεργειακές μεταβολές που υφίστανται οι χημικές ενώσεις σε αυτήν την θερμοκρασιακή περιοχή. Ποιοτικά συμπεράσματα TG: Αντίστοιχες μεταβολές βάρους από όπου μπορούμε να καθορίσουμε ποσοτικά τα διάφορα συστατικά. Ειδικότερα για τις παρακάτω θερμοκρασιακές περιοχές παρατηρούνται οι εξής μεταβολές: ο C, εξάτμιση της υγρασίας ο C, αποβάλλεται το νερό των ένυδρων αλάτων (π.χ. γύψος) ο C, αποβάλλεται το χημικά δεσμευμένο νερό των ένυδρων αργιλοπυριτικών φάσεων εφόσον απουσιάζουν οργανικές προσμίξεις ο C, αποσυντίθενται οι ανθρακικές ενώσεις απελευθερώνοντας CO 2. Θερμική ανάλυση έχει γίνει στους εξής τύπους κονιαμάτων Θραυσμένου κεραμικού Υδραυλικού Ασβεστιτικού Επί τόπου έσβεσης της ασβέστου Κονίαμα πορτλανδίτη 32

33 Αποτελέσματα αναλύσεων Θερμικής Ανάλυσης Κατάταξη των κονιαμάτων σε δύο μεγάλες κατηγορίες: Τυπικά ασβεστιτικά κονιάματα με απώλεια βάρους του CO 2 (%) πάνω από 32 % και απώλεια του χημικά δεσμευμένου νερού σε υδραυλικές ενώσεις λιγότερο του 3% Ποζολανικά κονιάματα, όπου περιέχονται τα κονιάματα θραυσμένου κεραμικού, υψηλής έσβεσης, κονιάματα πορτλανδίτη και τα υδραυλικά κονιάματα. Τα ποζολανικά κονιάματα διαχωρίζονται σε δύο κατηγορίες: Υψηλής αντοχής: κονιάματα με περιεχόμενο υδραυλικό νερό 10% Χαμηλής αντοχής: κονιάματα με περιεχόμενο υδραυλικό νερό 5 % 33

34 Κατάταξη Ιστορικών Κονιαμάτων με την Τεχνολογία Παραγωγής Αναγκαιότητα ολοκληρωμένης μελέτης των Ιστορικών Κονιαμάτων Κονιάματα που παρουσιάζουν Ίδια σύνθεση Ίδια κοκκοδιαβάθμιση Είναι πιθανό να έχουν Διαφορετική Μικροδομή Διαφορετικά Μηχανικά Χαρακτηριστικά 34

35 Φαινόμενα που επηρεάζουν τα παραπάνω χαρακτηριστικά Τεχνολογία παραγωγής πρώτων υλών Τεχνολογία εφαρμογής Περιβαλλοντικές συνθήκες Πρόσφυση κονίας-αδρανών Πρόσφυση κονίας-συνδετικού υλικού 35

36 Με τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την χρήση όλων των μεθόδων χαρακτηρισμού των Ιστορικών Κονιαμάτων προκύπτει η εξής ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΤΩΝ ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΚΟΝΙΑΜΑΤΩΝ: Συμβατικά Ασβεστιτικά Κονιάματα Συνδετική ύλη υδράσβεστος Αδρανή ασβεστιτικής ή αργιλοπυριτικής φύσης ή μίξη Αναλογία συνδετικής ύλης/αδρανών 1:1-1:4 Κονιάματα με θραυσμένο κεραμικό Συνδετική ύλη υδράσβεστος Αδρανή συμβατικά ή κεραμικά Αναλογία συνδετικής ύλης/αδρανών 1:2-1:4 36

37 Κονιάματα επί τόπου έσβησης της ασβέστου Συνδετική ύλη CaO Αδρανή ασβεστιτικής ή αργιλοπυριτικής φύσης ή μίξη Αναλογία συνδετικής ύλης/αδρανών 1:2-1:4 Επί τόπου ανάμιξη Ανάπτυξη υψηλών θερμοκρασιών Υδραυλικά Κονιάματα Συνδετική ύλη Υδραυλική άσβεστος Αδρανή ασβεστιτικής ή αργιλοπυριτικής φύσης ή μίξη Αναλογία συνδετικής ύλης/αδρανών 1:1.5-1:4 Ασβέστη-Ποζολάνας Συνδετική ύλη υδράσβεστος Αδρανή ασβεστιτικής ή αργιλοπυριτικής φύσης ή μίξη Πρόσθετα : Ποζολάνα Αναλογία συνδετικής ύλης/αδρανών 1:2-1:4 37

38 Διπλής Εσωτερικής Τοιχοποιίας Συνδετική ύλη υδραυλική άσβεστος Αδρανή ασβεστιτικής ή αργιλοπυριτικής φύσης ή μίξη Μεγάλη κλίμακα κοκκοδιαβάθμισης Αναλογία συνδετικής ύλης/αδρανών δύσκολο να εκτιμηθεί Κονίαμα Ρόλο Πυρήνα ενός Δομικού Συστήματος Συμβατικά Ασβεστιτικά Κονιάματα Συνδετική ύλη υδράσβεστος Αδρανή ασβεστιτικής ή αργιλοπυριτικής φύσης ή μίξη Αναλογία συνδετικής ύλης/αδρανών 1:1-1:4 38

39 % W e ig h t Τυπικά ασβεστιτικά κονιάματα Κοκκοδιαβάθμιση τυπικών ασβεστιτικών κονιαμάτων < > 4.0 D ia m e te r (m m ) 39

40 Διαφορική θερμική και θερμοβαρυμετρική ανάλυση 40

41 a. Ασβεστιτικό Κονίαμα σε τοιχοποιίες της Μεσαιωνικής Πόλης της Ρόδου b. Μικροσκοπία Οπτικών Ινών 41

42 Όρια αποδοχής για την μικροδομή τυπικών ασβεστιτικών κονιαμάτων Ολικός ειδικός όγκος: (mm 3 /g) Φαινόμενη πυκνότητα: (g/cm 3 ) Μέση ακτίνα πόρων: (μm) Ειδική Επιφάνεια: (m 2 /g) Ολικό Πορώδες: % Μέσες Μηχανικές Αντοχές: Αντοχή σε εφελκυσμό <0.35 ΜΡa 42

43 Κονιάματα με θραυσμένο κεραμικό a. Κονίαμα Θραυσμένου Κεραμικού από την Αγία Σοφία b. Μικροσκοπία Οπτικών Ινών 43

44 % Weight Κοκκοδιαβάθμιση κονιαμάτων με θραυσμένο κεραμικό < > 4.0 Diameter (mm) 44

45 Διαφορική θερμική και θερμοβαρυμετρική ανάλυση 45

46 Όρια αποδοχής για τη μικροδομή κονιαμάτων με θραυσμένο κεραμικό Ολικός ειδικός όγκος : (mm 3 /g) Φαινόμενη πυκνότητα: (g/cm 3 ) Μέση ακτίνα πόρων : (μm) Ειδική Επιφάνεια: (m 2 /g) Ολικό Πορώδες: % Μηχανικές αντοχές: Αντοχή σε εφελκυσμό μεταξύ ΜΡa 46

47 Κονιάματα επί τόπου έσβεσης της ασβέστου a. Φυσική Φωτογραφία από τον Πύργο του Αρσανά στο Άγιον Όρος b. Παρατηρήσεις με Μικροσκοπία Οπτικών Ινών. Η επί τόπου έσβεση της ασβέστου παράγει διαφορετικά επίπεδα ενυδάτωσης Υδραυλικά Κονιάματα 47

48 a. Κονίαμα Υδραυλικής Ασβέστου από τη Μονή Αρκαδίου Κρήτης β. Μικροσκοπία Οπτικών Ινών 48

49 % Weight Κονιάματα με υδραυλικό ασβέστη Κοκκοδιαβάθμιση για κονιάματα με υδραυλικό ασβέστη < > 4.0 Diameter (mm) 49

50 Διαφορική θερμική και θερμοβαρυμετρική ανάλυση 50

51 Όρια αποδοχής για τη μικροδομή κονιαμάτων με υδραυλικό ασβέστη Ολικός ειδικός όγκος : (mm 3 /g) Φαινόμενη πυκνότητα: (g/cm 3 ) Μέση ακτίνα πόρων: (μm) Ειδική Επιφάνεια: (m 2 /g) Ολικό Πορώδες: % 51

52 Ασβέστη-Ποζολάνας a: Στέρνες στο Λαύριο b: Μικροσκοπία Οπτικών Ινών 52

53 % Weight Κοκκοδιαβάθμιση για κονιάματα ασβέστη ποζολάνη < > 4.0 Diameter (mm) 53

54 Διαφορική θερμική και θερμοβαρυμετρική ανάλυση 54

55 Όρια αποδοχής για την μικροδομή κονιαμάτων με ασβέστη ποζολάνη Ολικός ειδικός όγκος: (mm 3 /g) Φαινόμενη πυκνότητα: (g/cm 3 ) Μέση ακτίνα πόρων: Ειδική Επιφάνεια: (μm) 3-14 (m 2 /g) Ολικό Πορώδες: % 55

56 Διπλής Εσωτερικής Τοιχοποιίας a: Φυσική Φωτογραφία b: Καλή συνάφεια μεταξύ λίθου και μάζας κονιάματος 56

57 Μήτρες ιστορικών κονιαμάτων SEM a: καλσιτική μήτρα(680x), b: κρύσταλλος πορτλαντίτη (1420x), c: διεπιφάνεια κεραμικού αδρανούς(190x), d: κονίαμα διπλή τοιχοποιίας(200x), e: τσιμεντιτική μήτρα(930x), f: υδραυλική μήτρα 57

58 Όρια Αποδοχής των χαρακτηριστικών των διαφόρων ειδών των Κονιαμάτων Αποκατάστασης Ολοκληρωμένη Ανάλυση των Ιστορικών Κονιαμάτων μας επιτρέπει να καθορίσουμε Όρια Αποδοχής των κονιαμάτων αποκατάστασης.( Περισσότερο Συγκριτική παρά Απόλυτη Σημασία) Οι μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν είναι: Κοκκοδιαβάθμιση Ποροσιμετρία Hg Θερμικές Μέθοδοι DTA/TG Δοκιμή Μονοαξονικού Εφελκυσμού επί Θραυσμάτων Κονιαμάτων 58

59

60

61 Συσχέτιση μεταξύ αντοχής σε εφελκυσμό και λόγου CO 2 / χημικά δεσμευμένου νερού

62 Το αντίστροφο της υδραυλικότητας σε σχέση με το CO 2

63 Χημικά δεσμευμένο νερό σε σχέση με το % CO 2

64 Γ-ΙΙΙ: Φθορά των κονιαμάτων

65 Παράγοντες που επηρεάζουν την φθορά των κονιαμάτων: Oι συνθήκες του περιβάλλοντος H ίδια η φύση του υλικού

66 1. ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ 1Α. Εξωτερικής προέλευσης Φορτία που καταπονούν τα υλικά σαν μέρος του δομικού συνόλου. Θερμοκρασιακές μεταβολές, ημερήσιες ή εποχιακές. Διαστολές και συστολές στα υλικά. Διαφορετικοί συντελεστές θερμικής διαστολής μεταξύ γειτονικών υλικών. Ανάπτυξη τάσεων που καταπονούν τα υλικά. Διαστολή λόγω προσρόφησης - εξάτμισης της υγρασίας του περιβάλλοντος. Καταπονήσεις που οφείλονται στον κακό σχεδιασμό του οικοδομήματος. Αρκετά ευπαθή στις εφελκυστικές τάσεις. Γρήγορη αστοχία. Καταπονήσεις από φυσικές καταστροφές (σεισμοί, βομβαρδισμοί, πόλεμοι, κατακλυσμοί, πυρκαγιές, βανδαλισμοί, κ.τ.λ.) 1Β. Εσωτερικής προέλευσης

67 Ο σχηματισμός πάγου από κατακρατούμενη υγρασία όταν η θερμοκρασία κατέβει κάτω του μηδενός Η κρυστάλλωση των αλάτων. Πηγές αλάτων: τριχοειδής αναρρίχηση (από το έδαφος), γειτονικά υλικά όπως το τσιμέντο, από το ίδιο το κονίαμα. Μετακίνηση ευδιάλυτων αλάτων με την βοήθεια του νερού. Κρυστάλλωση αλάτων κάτω από ιδανικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, συγκρατώντας αρκετά μόρια νερού. Άσκηση τάσεων λόγω διαστολών. Δημιουργία εξανθήσεων.

68 2. ΧΗΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ 2Α. Ασβεστιτικά Κονιάματα Ατμοσφαιρική Ρύπανση Διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ): Σχηματίζεται το Ca(HCO 3 ) 2, προϊόν αρκετά ευδιάλυτο, το οποίο ξεπλένεται εύκολα με το νερό της βροχής με αποτέλεσμα την σταδιακή αποικοδόμηση των κονιαμάτων, σύμφωνα με τις αντιδράσεις: CO 2 + H 2 O (CO 2.H 2 O) liquid CaCO 3 + (CO 2.H 2 O) liquid Ca( HCO 3 ) 2 Οξείδια του αζώτου (NO X ): Παράγεται το αρκετά ευδιάλυτο προϊόν Ca(NO 3 ) 2, σύμφωνα με την αντίδραση: CaCO 3 + 2HNO 3 Ca(NO 3 ) 2 + CO2 + H 2 O

69 Θειική προσβολή : Παράγεται γύψος (CaSO 4. 2H 2 O), πολύ πιο ευδιάλυτος από το ασβέστιο. Το κονίαμα χάνει την αρχική του συνοχή. ανθρακικό SO H 2 O SO 3 CaCO 3 + SO H 2 O CaSO 4. 2H 2 O + CO 2 Προσβολή από HCl: Το HCl έχει επίσης διαλυτική δράση στο ανθρακικό ασβέστιο σύμφωνα με την αντίδραση: CaCO 3 + 2HCl + 6H 2 O CaCl 2.6H 2 O + H 2 CO 3

70 2Β. Υδραυλικά κονιάματα Δημιουργία μεγαλομοριακών ενώσεων: Τα διαλυτά άλατα K 2 SO 4, Na 2 SO 4 (πλίνθοι, κονιάματα, τριχοειδής αναρρίχηση),με την υδράσβεστο ή τις υδραυλικές ενώσεις των κονιαμάτων παράγουν γύψο. Ο γύψος αντιδρώντας με τις υδραυλικές ενώσεις και παρουσία υγρασίας παράγει μεγαλομοριακές ενώσεις (ετριγκίτης, θαυμασίτης), που με την διογκωσή τους, ασκούνε τάσεις που μπορεί να ρηγματώσουν το υλικό. Το όλο φαινόμενο εκφράζεται με τις παρακάτω αντιδράσεις: Δημιουργία γύψου: Ca(OH) 2 + K 2 SO 4 CaSO KOH Ca(OH) 2 + Na 2 SO 4 CaSO NaOH CSH + Mg SO 4 CaSO 4.2H 2 O + SiO 2 + Mg(OH) 2

71 Δημιουργία μεγαλομοριακών ενώσεων: 3(CaSO 4.2H 2 O) +3CaO.Al 2 O 3.6H 2 O + 20 H 2 O 3CaO. Al 2 O 3. 3CaSO 4.32H 2 O Ετριγκίτης CaSO 4.2H 2 O + CaCO 3 + CaSiO 3.3H 2 O +12 H 2 O CaSiO 3. CaSO 4.CaCO 3.15H 2 O Θαυμασίτης Διάσπαση των υδραυλικών φάσεων: Οι υδραυλικές ενώσεις όταν έρχονται σε επαφή με το CO 2 αποικοδομούνται με μια πολύ αργή κινητική που μπορεί να κρατήσει και χιλιάδες χρόνια, σύμφωνα με την αντίδραση: CSH + CO 2 CaCO 3 + SiO 2 + H 2 O 2Γ. Άλλοι παράγοντες χημικής φθοράς

72 * Αλκαλική προσβολή: Τα οξείδια του νατρίου, καλίου (υδραυλικά, τσιμεντιτικά κονιάματα ή σαν πρόσμιξη στα αδρανή) αντιδρούν με το οξείδιο του πυριτίου (πλίνθοι της τοιχοποιίας ή αδρανή του κονιάματος) κατά τις αντιδράσεις: Na 2 O + SiO 2 + H 2 O x Na 2 O. ysio 2. zh 2 O K 2 O + SiO 2 + H 2 O x K 2 O. ysio 2. zh 2 O Αύξηση όγκου και εμφάνιση ρηγματώσεων στο υλικό.

73 * Κύκλοι ύγρανσης-ξήρανσης Υγρή φάση: Δημιουργία ενός φιλμ νερού λόγω συμπύκνωσης και ταυτόχρονη διαλυτοποίηση ρυπαντών. Εισχώρηση νερού στο εσωτερικό του υλικού. Ξηρή φάση: Μετακίνηση νερού προς την επιφάνεια και εξάτμιση. Υπάρχουν δύο δυνατότητες εξάτμισης: Εξάτμιση στο εσωτερικό της μάζας του υλικού. Κρυστάλλωση αλάτων. Διόγκωση. Δημιουργία τάσεων. Ρήξη του υλικού. Εξάτμιση στην επιφάνεια του υλικού. Δημιουργία εξανθημάτων. Δημιουργία σκληρής κρούστας. 3. ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ

74 Δράση των βακτηρίων, μυκήτων, φυκών, βρύων, λειχήνων, μανιταριών καθώς και ανώτερων φυτικών οργανισμών. Όξινο προϊόν μεταβολισμού. Δρα διαλυτικά στα κονιάματα. Συνδυαστική, ευνοϊκή δράση με χημικές αντιδράσεις φθοράς. Άσκηση μηχανικών τάσεων από ανώτερους φυτικούς οργανισμούς Ρόλος νερού στην διαδικασία της φθοράς

75 Είναι ο κύριος φορέας έκφρασης των μηχανικών δράσεων φθοράς Οι χημικές δράσεις εκφράζονται μόνο με την παρουσία νερού-υγρασίας, έστω και αν είναι παροδική. Συνδυαστική δράση των διεργασιών φθοράς: Πολύπλοκο φαινόμενο Αποκατάσταση ιστορικών κονιαμάτων είναι Αναγκαιότητα.

76 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΦΘΟΡΑΣ ΤΩΝ ΚΟΝΙΑΜΑΤΩΝ

77 Λεπτομέρεια από Ιστορική Τοιχοποιία με φθορά στο κονίαμα αρμών

78 Λεπτομέρεια μαύρης κρούστας σε δείγμα κονιάματος. Φαίνεται το χαλαρό υποκείμενο στρώμα πίσω από την μαύρη κρούστα.

79

80 Φωτογραφία από SEM. Γύψος σε φυλλοειδή μορφή.

81 Συγκέντρωση SO 3, SO 4, των τεσσάρων κονιαμάτων. Δοκιμές Επιταχυνόμενης Γήρανσης (σε Διοξείδιο του Θείου, σε 95% σχετική υγρασία, Τ=25 ο C), σε διάφορους τύπους κονιαμάτων

82 Eπιλεγμένη βιβλιογραφία για λίθους και μάρμαρα 1. Theoulakis, P., Moropoulou, A., Microstructural and mechanical parameters determining the susceptibility of porous building stones to salt decay, J. Construction and Building Materials, 11, No. 1 (1997) pp Simwonis, D., Naoumidis, A., Dias, F.J., Linke, J., Moropoulou, A., Material characterization in support of the development of an anode substrate for solid oxide fuel cells, J. Materials Research, 12, No 16 (1997) pp Theoulakis, P., Moropoulou, A., Salt crystal growth as weathering mechanism of porous stone on historic masonry, J. Porous Materials, 6 (1999) pp Moropoulou, A., Avdelidis N.P., Koui, M., Kanellopoulos, N.K., Dual band infrared thermography as a NDT tool for the characterization of the building materials and conservation performance in historic structures, Nondestructive Methods for Materials Characterization, Vol. 591, Publ. Materials Research Society, Pittsburgh (2000) pp Moropoulou, A., Koui, M., Theoulakis, P., Bakolas, A., Roumpopoulos, K., Michailidis, P., Van Grieken, R., Cardell- Fernandez, Microstructural criteria to evaluate stone susceptibility to sea-salt decay on Mediterranean and Atlantic coast monuments, in Proc. 5 th Int. Symp. on the Conservation of Monuments in the Mediterranean basin, Seville, (2000), p Moropoulou, A., Avdelidis, N.P., Koui, M., Compatibility assessment of building materials using infrared Thermography, in Proc. 15 th World Conf. of NDT, Rome, (2000), CD-Rom, 6 pages.

83 Eπιλεγμένη βιβλιογραφία για ιστορικά κεραμικά 1. A. Moropoulou, P. Theoulakis and K. Bisbikou, Methodological contribution to the characterization and assessment of ceramic technology: The case of the bricks of the Corfu Venetian Fortress, Revue des Archeologues et Historien d Art de Louvain, No 27, pp , A. Moropoulou, B. Christaras, G. Lavas, G. Penelis, N. Zias, G. Biscontin, E. Kollias, A. Paisios, P. Theoulakis, K. Bisbikou, A. Bakolas, A. Theodoraki, Weathering phenomena on the Hagia Sophia Basilica Konstantinople, Structural Repair and maintenance of Historical Buildings III. Edited by C. A. Brebbia, Computational Mechanics Publications, Southampton Boston, Elsevier Applied Science, London NY, pp , A. Moropoulou, B. Christaras, G. Lavas, G. Penelis, N. Zias, G. Biscontin, E. Kollias, A. Paisios, P. Theoulakis, K. Bisbikou, A. Bakolas, A. Theodoraki, Weathering phenomena on the Hagia Sophia Basilica Konstantinople, Soil Dynamics and Earthquake Engineering VI. Edited by A.S. Cakmak and C.A Brebbia, Computational Mechanics Publications, Southampton Boston, Elsevier Applied Science, London NY, pp , A. Moropoulou, A. Bakolas and K. Bisbikou, Thermal analysis as a method of characterizing ancient ceramic technologies, Thermochimica Acta, No 2570, pp , Moropoulou, A., Cakmak, A. S. and Polykreti, K., Provenance and Technology of the Hagia Sophia bricks, J. of American Ceramics Society, 2000 (in press).

84 6. Μοροπούλου, Α., Μπακόλας, Α. και Μπισμπίκου, Αικ., «Η θερμική ανάλυση ως μέθοδος χαρακτηρισμού της τεχνολογίας παλαιών κεραμικών», 1 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Κεραμικών, Ελληνική Κεραμική Εταιρεία, Αθήνα, Δεκεμβρίου, Α.Ι. Μοροπούλου, Φυσικοχημεία της Φθοράς και Τεχνική της Συντήρησης των Δομικών Υλικών, Διδακτικές Σημειώσεις για το προπτυχιακό μάθημα «Υλικά Ι» του 9ου εξαμήνου του Τμήματος Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ, Αθήνα, Α.Ι. Μοροπούλου, Υλικά : Μηχανικές Ιδιότητες - Σχεδιασμός - Σύνθετα υλικά, Διδακτικές Σημειώσεις για το προπτυχιακό μάθημα «Υλικά» του 7ου εξαμήνου Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ, Αθήνα, Α.Ι. Μοροπούλου, Ι. Αναστασοπούλου, Γ. Μπατής, Μ. Κουή, Δ. Υφαντής, Ε. Ροκοφύλλου, Ενόργανες και Μη καταστρεπτικές μέθοδοι εξέτασης των υλικών - Eφαρμογές στο εργαστήριο και επί τόπου, Εργαστηριακές Σημειώσεις για το προπτυχιακό μάθημα «Υλικά» του 7ου εξαμήνου Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ, Αθήνα, Α. Μοροπούλου, Ν. Κουλουμπή, Γ. Μπατή, Ι. Χρυσουλάκη, Μ. Κουή, Σημειώσεις ασκήσεων του εργαστηρίου Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών, Εργαστηριακές Σημειώσεις Εργαστηριακές Σημειώσεις για το προπτυχιακό μάθημα «Υλικά Ι» του 9ου εξαμήνου Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ, Αθήνα, P. M. Day, E. Kyriatzi, A. Tsolakidou and V. Kilikoglou, Group therapy in Crete: A comparison between analyses by NAA and thin section petrography of Early Minoan pottery, Journal of Archaeological Science, 26, pp , 1999.

85 12. P. G. Topping and A. B. Mackenzie, A test of the use of neutron activation analysis for clay source characterization, Archaeometry, 30, Part I, pp , Papanikola-Bakirtzis, D., Maguire, E. and Maguire, H., Ceramic Art from Byzantine Serres, University of Illinois press, Urbana and Chicago, 1992, pp Waksman, S. Y., Rossini, I. and Heitz, C., Byzantine Pergamon: Characterization of the ceramics production center, Proceedings of the 29 th International Symposium on Archαeometry, METU press, Ankara, Turkey, 9-14 May, pp , P. M. Rice, Pottery Analysis: A sourcebook, The University of Chicago Press, Chicago, pp , Y. Maniatis, M. S. Tite, Technological Examination of Neolithic-Bronze Age Pottery from Central and Southeast Europe and from the Near East, J. Archaeol. Sci., 8, pp , F. Veniale, Modern techniques of analysis applied to ancient ceramics, in Advanced Workshop on Analytical methodologies for the investigation of damaged stones, Pavia Italy, F. Sandrolini, G. Moriconi, F. Veniale, and G. Zappia, Mechanical Properties and Porosity of Ceramic Building Materials, pp in Principles and Applications of Pore Structure Characterization, Proceedings of the International Symposium RILEM/CNR (Milan 1993). Edited by J. M. Haynes and P. Rossi-Doria, Milan, V. Kilikoglou, G. Vekinis, Y. Maniatis and P. M. Day, Mechanical Performance of Quartz Tempered Ceramics: Part I, Strength and Toughness, Archaeometry, 40, 2, pp , 1998.

86 20. V. Kilikoglou, M. Vassilaki Grimani, Y. Maniatis and A. P. Grimanis, A study of ancient roof tiles found in Pella, Greece, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 123, pp , Tite, M. S. and Maniatis, Y., Scanning Electron Microscopy of Fired Calcareous Clays, Transactions and Journal of the British Ceramic Society, 74, pp , Eπιλεγμένη βιβλιογραφία για ιστορικά κονιάματα 1. DAREMBERG ET SAGLIO, Dictionnaire des antiquetes Greques et Romaines, Tome III, 2 o, p ΟΡΛΑΝΔΟΣ Α., Τα υλικά δομής των Αρχαίων Ελλήνων και οι τρόποι εφαρμογής αυτών κατά τους συγγραφείς, τας επιγραφάς και τα μνημεία, αρχαιολογική Εταιρία, Αθήνα, GOTTARDI, Tecnologia dei materiali e chimica applicata, Sesta Edizione, Patron Editore, Bologna, TURCO, Il gesso, Seconda Edizione, Hoepli, Milano, BOYNTON R.S., The chemistry and Technology of Lime and Limestone, 2 nd ed., John Willey & Sons, New York, FURLAN V., Crepis pour Batiments Anciens, Lausanne, ASHURST J., ASHURST N., Practical Building Conservation, Mortars, Plasters and Renders, English Heritage Technical Handbook, Vol 3, Gower Technical Press, Aldershot, GIUA M., Trattato di Chimica Industriale, Vol.3, UTET, Torino, VAN BALEN K., VAN GEMERT D., Modeling Lime Mortar Carbonation, Materials and Structures, 27(1994)

87 10. COLLEPARDI M., La Produzione del Calcestruzzo Antico e Moderno, Scienza e Beni Culturali IX, 1993, Libreria Progetto Editore, Padova, ATZENI C., CABBIDU M.G., MASSIDA L., SANNA U., Stabilita Chimica e Microstuttura di Cementi Idraulici nell Esperienza di 2000 Anni di Impiego, Scienza e Beni Culturali IX, 1993, Libreria Progetto Editore, Padova, VICAT J.L., Recherches Experimental sur les Chaux Hydrauliques, les Betons et les Mortier Ordinaires, BROWN P. W., CLIFTON J.R., Mechanisms of Deterioration in Cement-Based Materials and Lime Mortars, Durability of Building Materials, 5(1998) TAYLOR H.F.W., Cement Chemistry, Academic Press, New York, COLLEPARDI M., Scienza e Tecnologia del Calcestruzzo, Terza edizione, Hoepli, LEA F.M., The Chemistry of Cement and Concrete, 3 rd ed., Arnold Ltd., London, 1988, pp ASTM, Standards on Masonry 1990, C-12 on Mortars for Unit Masonry and C-15 on Manufactured Masonry Units, Philadelphia, VITRUVIUS M.P., The Ten Books on Architecture, M.H. Morgan Trans., Dover Publications, New York, LUGLI G., La tecnica edilizia romana, Roma, DAVEY N., Storia del materiale da costruzione, Il saggiatore, Milano TORRACA G., Tecnologia delle Malte per Intonaci e della Conservazione degli Intonaci Antichi, Gli Intonaci nell edilizia Ferrarese, Ferrara, 1988

88 22. BINDA L., BARONIO G., Indagine sull aderenza tra legante e laterizio in malte ed intonachi di cocciopesto, Bolletino d Arte, 35-36(1986) CHANGLING HE, BJARNE OSBAECK, EMIL MAKOVICKY, Pozzolanic Reactions of six principal clay minerals: Activation, Reactivity Assessments and Technological Effects, Cement and Concrete Research, 25(1995) BINDA L., BARONIO G., Study of the Pozzolanicity of some Bricks and Clays, Studies on Mortars samplied from Historic Buildings ( ), Milan, SICKELS B. L., Organics vs. Synthetics: their use as additives in Mortars, Mortars, Cements and Grouts used in the conservation of historic buildings, Rome, ICCROM, CEN/TC 51/WG 11 N272, Building Lime: Definitions, Specifications and Conformity Criteria, Bergamo, ADDLESON L., RICE C., Performance of Materials in Buildings Study of the Principles and Agentes of Change, published by Butterworth-Heinemann Ltd., Oxford, TORRACA G., Porous Building Materials, Materials Science for Architectural Conservation., ICCROM, 3 rd Edition, AMOROSO G., FASSINA V., Stone Decay and Conservation, Elsevier, New York, COLLEPARDI M., Degradation and Restoration of Masonry Walls of Historical Buildings, Materials and Structures, 23(1990)

89 31. PERONI S., Lime based Mortars for the repair of Ancient Masonry and possible Substitutes, Mortars, Cements and Grouts used in the conservation of historic buildings, Rome, ICCROM, FURLAN V., Causes, Mechanisms and Measurements of Damage to Mortars, Bricks and Renderings, Science, Technology and European Cultural Heritage, Butterworth-Heinemann Ltd, Oxford 1991, pp TUTONICO J.M., McCAIG I., BURNS C., ASHURST J., The Smeaton Project AC1, Phase 1 Report. English Heritage, MOROPOULOU A., BAKOLAS A., MOUNDOULAS P., CAKMAK A. S., Compatible Restoration Mortars, Preparation and Evaluation for Hagia Sofia earthquake protection, Compatible Materials for the Restoration of European Cultural Heritage, Pact, 56 (1998) ALESSANDRINI. G, Gli intonaci nell edilizia storica: metodologie analitiche per la caratterizzazione chimica e fisica, Scienza e Beni Culturali I, 1985, pp CHIARI G., SANTARELLI M.L., AND TORACCA G., Charatterizzazione delle malte antiche mediante l analisi di campioni non frazionati, Materiali e Strutture, 3(1992) MOROPOULOU A., BAKOLAS A., AND BISBIKOU K., Characterization of ancient, byzantine and later historic mortars by thermal analysis and X-ray diffraction techniques, Thermochimica Acta, 269/270(1995)

90 38. BISCONTIN G., BAKOLAS A., MOROPOULOU A., ZENDRI E., Microstructural characterization of the historical mortars in Venice, 3 rd International Symposium on the Conservation of Monuments in the Mediterranean Basin, Conference Proceedings, edited by V. Fassina, H. Ott & F. Zezza, Venice, 1994, pp MACKENZIE R.C. Differential Thermal Analysis 2, 1st edn, Academic Press, London, ADAMS J.E., AND KNELLER A.W., Thermal Analysis of Medieval Mortars from Gothic Cathedrals in France, in Engineering Geology of Ancient Works, Balkema, Rotterdam, 1988, pp BAKOLAS A., BISCONTIN G., MOROPOULOU A., ZENDRI E., Physico-chemical characteristics of traditional mortars in Venice, Structural Studies of Historical Buildings IV, edited by C.A. Brebbia and B. Leftheris, Computational Mechanics Publications, Southampton, Vol.1, 1995, pp SCHAFER J., HILSDORF H. K., Ancient and new lime mortars-the correlation between their composition, structure and properties, Conservation of Stone and Other Materials, ed. by M. J. Thiel, RILEM-UNESCO, E&FN SPON, Chapman & Hall, Paris, Vol. 2, 1993, pp TASSIOS TH., VACHLIOTIS C. AND SPANOS C., In situ strength measurements of masonry mortars, In Proc. Int. Conference on Repair and Strengthening of Stone Masonries, ICCROM, Athens, 1989, pp MOROPOULOU A., BISCONTIN G., BISBIKOU K., BAKOLAS A., THEOULAKIS P., THEODORAKI A., AND TSIOURVA TH., Physico-chemical study of adhesion mechanisms among binding material and brick fragments in cocciopesto,scienza e Beni Culturali IX, 1993, pp

91 45. LIVINGSTON A.R., STUZMAN E.P., MARK R. AND ERDIK, M. Preliminary analysis of the masonry of Hagia Sophia Basilica, Materials Issues in Art and Archaeology III, Mat. Res. Soc., Pittsburgh, 1992, pp MOROPOULOU A., BISCONTIN G., THEOULAKIS P., ZENDRI E., BAKOLAS A., BISBIKOU K., AND THEODORAKI A., Study of mortars in the Medieval City of Rhodes. In Proc. Int. Congress on the Conservation of Stone and Other Materials, Unesco-Rilem, Paris, 1993, pp BISCONTIN G., BAKOLAS A., ZENDRI E., ZANCANARO D., Study of the composition of historical mortars of the Roman Arena in Padova. In Proc. of the 4th Int. Symposium on the Conservation of Monuments in the Mediterranean Basin, Rhodes, 1997, Vol. 2, pp MOROPOULOU A., BAKOLAS A., MICHAILIDIS P., CHRONOPOULOS M., SPANOS CH, Traditional technologies in Crete providing mortars with effective mechanical properties, Structural Studies of Historical Buildings IV, edited by C.A. Brebbia and B. Leftheris, Computational Mechanics Publications, Southampton Boston, Vol.1, 1995, pp MOROPOULOU A., TSIOURVA TH., BISBIKOU K. AND BAKOLAS A., Hot lime technology imparting high strength to historic mortars, Construction and Building Materials, 2 (1996) MOROPOULOU A., CAKMAK A., AND BISCONTIN G., Crushed brick lime mortars of Justinian s Hagia Sophia, Materials Issues in Art and Archaeology V, Mat. Res. Soc., Pittsburgh, 1996, pp

92 51. MOROPOULOU A., BISCONTIN G., BAKOLAS A. AND BISBIKOU K. Technology and behavior of rubble masonry mortars. Construction and building Materials, 11(2) (1997), MOROPOULOU A., BAKOLAS A., Range of Acceptability limits of Physical, Chemical and Mechanical Characteristics deriving from the Evaluation of Historic Mortars, Compatible Materials for the Restoration of European Cultural Heritage, 53. Pact, 56 (1998) ROTA ROSSI P., Mortars for restoration : basic requirements and quality control, Materiaux et Constructions, 19 (1989) CAKMAK A. S., MOROPOULOU A., MULLEN C.A., Interdisciplinary Study of Dynamic Behavior and Earthquake Response of Hagia Sophia, Soil dynamics and earthquake engineering, 14 (1995) CAKMAK S., MOROPOULOU A., ERDIK M., Interdisciplinary research proposal for the earthquake protection of Hagia Sophia, submitted to Council of Europe, HOLMSTROM I., Standards for Conservation Products, report in the Lime Workshop, organised by the Building Limes Forum and the IOASS, York October, BAKOLAS A., BERTONCELLO, R. BISCONTIN, G. GLISENTI, A., MOROPOULOU A., TONDELLO, E. ZENDRI E., Chemico-physical interactions among the constituents of historical walls in Venice, Materials Issues in art and Archaeology IV, ed. by J. R. Druzik and P.B.Vandiver, Mat. Res. Soc., Pittsburgh, 1995, pp

93 59. PAPAYANNI, Durability lessons from the study of old Mortars and Concretes, P. K. Mehta Symposium on Durability of Concrete 23 May 1994, Nice France pp1-16

94 Χρηματοδότηση Το παρόν υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.