Muhammet Gökhan ALTUN, SÜLEYMAN ÖZEN, Ali Mardani AGHABAGLOU

Polipropilen lif kullanımının doğal hidrolik kireçli harçların kuruma büzülmesine etkisi

Tarihi eserlerin restorasyonu ve rekonstrüksiyonunda aslına uygun malzemelere yakın malzemelerin kullanılması büyük önem arz etmektedir. Ahşap, kerpiç, tuğla, taş ve harç gibi malzemeler tarihi yapıların onarımında kullanılan malzemelerdir. Horasan harcı bu amaçla kullanılan en önemli malzemelerden birisidir. Horasan Harcı öğütülmüş kiremit ve hidrolik kireç karışımından oluşmaktadır. Beton ve harç karışımlarına benzer şekilde büzülme çatlaklarının oluşması, hidrolik kireçli karışımlarda da dayanım ve dayanıklılık problemlerine neden olmaktadır. Bu çalışmada, polipropilen lif kullanımının hidrolik kireçli harçların basınç ve eğilme dayanımına, su emme kapasitesine ve kuruma büzülme davranışına etkisi incelenmiştir. Bu bağlamda bağlayıcı olarak doğal hidrolik kireç, agrega olarak kırma taş kireç agregası içeren lifli ve lifsiz olmak üzere 3 farklı seri harç karışımları hazırlanmıştır. Dayanım özellikleri ve kuruma büzülme davranışlarını iyileştirmek amacı ile harç karışımlarına toplam hacmin %0,5 ve %1,0’i oranlarında polipropilen lif ilave edilmiştir. Tüm karışımlarda su/bağlayıcı, kum/bağlayıcı ve yayılma değerleri sırasıyla 0,6, 2,75 ve 150±10 mm olarak sabit tutulmuştur. Bilindiği gibi lif kullanımı ile harç karışımlarının işlenebilirliği olumsuz etkilenmektedir. Bu sebeple lifli karışımlarda 150±10 mm yayılma değerini sağlamak için lif içermeyen karışıma kıyasla daha fazla su eklenmesi gerekmektedir. Ancak dayanım azalmasını engellemek amacıyla lifli ve lif içermeyen karışımlarda su miktarları sabit tutulmuştur. 150±10 mm hedef yayılma değerini sağlamak için ilaveten değişik oranlarda polikarboksilat esaslı su azaltıcı katkı kullanılmıştır. Üretilen harç karışımların 1, 3, 7 ve 28 günlük basınç ve eğilme dayanımları, 28 günlük su emme ve kuruma-büzülme değerleri belirlenmiştir. Sonuçlara göre lif kullanımı ile istenilen yayılma değerini sağlamak için su azaltıcı katkı gereksinimi artmıştır. Dayanım, su emme ve büzülme değerlerinde ciddi mertebelerde iyileşme olmamıştır.

The effect of using polypropylene fiber on drying shrinkage of natural hydraulic lime mortars

It is important to use the proper materials in accordance with the original in the restoration and reconstruction of the historical buildings. The timber, mud-brick, brick, stone and mortar are the materials used in historical buildings. The Horasan mortar is one of the most important materials used for repairing of historical buildings. The Horasan mortar consists of grinded building-tile and hydraulic lime. Similar to the concrete and mortar mixtures formation of shrinkage cracks cause the strength and durability problems in hydraulic lime mixture. In this study, the effect of polypropylene fibre utilization on compressive, flexural strength and water absorption capacity as well as drying shrinkage of hydraulic lime mortar was investigated. For this aim, three series mortar mixtures containing natural hydraulic lime as binder and crushed limestone aggregate were prepared in the absence and presence of polypropylene fibre. Polypropylene fibre was added as 0.5% and 1.0% of total volume into the mortar mixtures in order to improve strength properties and drying shrinkage behaviour. In the all mortar mixtures, water/binder, sand/binder ratios and flow values were kept constant as 0.6, 2.75 and 150±10 mm, respectively. As it is known, the workability of mortar mixtures is adversely affected by using fibre. For this reason, more amount of water should be added to the fibre-containing mortar compared to the fibre-free mortar to provide flow value of 150±10 mm. However, in order to prevent the decrease in strength, the amount of water was kept constant in both fibre and non-fibre mortar mixtures. A polycarboxylate based water reducing admixture was additionally used at different ratios to provide a target flow value of 150±10 mm. 1, 3, 7, 28-day compressive and flexural strengths, 28-day water absorption capacity as well as 28-day dryingshrinkage behaviour of mortar mixture were measured. According to the test results, water reducing admixture requirement for providing of desired flow value was increased and strengths, water absorption as well as drying-shrinkage of mortar mixture were not significantly improved by addition of fiber.

PDF

___

P. Dariz and T. Schmid, “Ferruginous phases in 19th century lime and cement mortars: A Raman microspectroscopic study,” Materials Characterization, vol. 129, pp. 9– 17, 2017.
S. Xu, J. Wang, Q. Jiang and S. Zhang, "Study of natural hydraulic lime-based mortars prepared with masonry waste powder as aggregate and diatomite/fly ash as mineral admixtures", Journal of Cleaner Production, vol. 119, pp. 118-127, 2016.
M. Seabra, H. Paiva, J. Labrincha and V. Ferreira, "Admixtures effect on fresh state properties of aerial lime based mortars", Construction and Building Materials, vol. 23, no. 2, pp. 1147-1153, 2009.
M. Santarelli, F. Sbardella, M. Zuena, J. Tirillò and F. Sarasini, "Basalt fiber reinforced natural hydraulic lime mortars: A potential bio-based material for restoration", Materials & Design, vol. 63, pp. 398-406, 2014.
A. Izaguirre, J. Lanas and J. Alvarez, "Effect of a polypropylene fibre on the behaviour of aerial lime-based mortars", Construction and Building Materials, vol. 25, no. 2, pp. 992-1000, 2011.
C. De Nardi, A. Cecchi, L. Ferrara, A. Benedetti and D. Cristofori, "Effect of age and level of damage on the autogenous healing of lime mortars", Composites Part B: Engineering, vol. 124, pp. 144-157, 2017.
P. Maravelaki-Kalaitzaki, A. Bakolas, I. Karatasios and V. Kilikoglou, "Hydraulic lime mortars for the restoration of historic masonry in Crete", Cement and Concrete Research, vol. 35, no. 8, pp. 1577-1586, 2005.
İ. Topçu, M. Canbaz ve H. Karanfil, "Horasan harç ve betonunun özellikleri", in Yapı Mekaniği Semineri, Eskişehir, 2005.
J. García-Cuadrado, A. Rodríguez, I. Cuesta, V. Calderón and S. Gutiérrez-González, "Study and analysis by means of surface response to fracture behavior in lime-cement mortars fabricated with steelmaking slags", Construction and Building Materials, vol. 138, pp. 204-213, 2017.
J. Grilo, A. Santos Silva, P. Faria, A. Gameiro, R. Veiga and A. Velosa, "Mechanical and mineralogical properties of natural hydraulic lime-metakaolin mortars in different curing conditions", Construction and Building Materials, vol. 51, pp. 287- 294, 2014.
S. Fang, H. Zhang, B. Zhang and Y. Zheng, "The identification of organic additives in traditional lime mortar", Journal of Cultural Heritage, vol. 15, no. 2, pp. 144-150, 2014.
L. Ventolà, M. Vendrell, P. Giraldez and L. Merino, "Traditional organic additives improve lime mortars: New old materials for restoration and building natural stone fabrics", Construction and Building Materials, vol. 25, no. 8, pp. 3313-3318, 2011.
A. Izaguirre, J. Lanas, and JI. Alvarez, “Effect of water-repellent admixtures on the behaviour of aerial lime-based mortars”, Cement and Concrete Research, vol. 39, pp. 1095-1104, 2009.
M. Seabra, J. Labrincha and V. Ferreira, "Rheological behaviour of hydraulic limebased mortars", Journal of the European Ceramic Society, vol. 27, no. 2-3, pp. 1735- 1741, 2007.
M. C. A. D. D. M. Barbero-Barrera, O. Pombo, and M. D. L. Á. Navacerrada, “Textile fibre waste bindered with natural hydraulic lime,” Composites Part B: Engineering, vol. 94, pp. 26–33, 2016.
Ş. Erdoğdu, U. Kandil, S. Nayır ve M. Nas, "Uçucu kül ve polipropilen lif içeren kireç harçlarının tarihi yapıların güçlendirilmesi açısından değerlendirilmesi", 5. Tarihi Yapıların Güçlendirilmesi ve Geleceğe Güvenle Devredilmesi Sempozyumu, Erzurum, 2015.
S. Barr, W. J. Mccarter, and B. Suryanto, “Bond-strength performance of hydraulic lime and natural cement mortared sandstone masonry,” Construction and Building Materials, vol. 84, pp. 128–135, 2015.
B. Baradan, H. Yazıcı ve H. Ün, Beton ve Betonarme Yapılarda Kalıcılık, 1st ed. Türkiye Hazır Beton Birliği, 2010.
T. Kadıoğlu, "Rötre Azaltıcı Katkı Maddeleri", Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006.
K. J. Folliard and N. S. Berke, “Properties of high-performance concrete containing shrinkage-reducing admixture,” Cement and Concrete Research, vol. 27, no. 9, pp. 1357– 1364, 1997.
TS EN 1097-6, Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler - Bölüm 6: Tane Yoğunluğunun ve Su Emme Oranının Tayini, TSE, Ankara, 2013.
P. Mehta and P. Monteiro, Concrete: microstructure, properties, and materials. McGraw-Hill Education, 2006.
TS EN 196-1, Çimento deney metotları- Bölüm 1: Dayanım tayini, TSE, Ankara, 2016.
ASTM C596-09, Standard Test Method for Drying Shrinkage of Mortar Containing Hydraulic Cement, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017.