A new laboratory test to assess the resistance of porous materials to salt crystallization: assessment of natural stone painted with limewashes

Abstract

ABSTRAKT Nový laboratorní test k posouzení odolnosti porézních materiálů vůči krystalizaci solí - posouzení přírodního kamene s povrchovou úpravou vápennými nátěry Vodorozpustné soli jsou velmi často příčinou degradace stavebních materiálů. V současné době je životnost stavebních materiálů s ohledem na krystalizaci solí většinou zjišťována zkouškami zrychleného stárnutí prováděnými v laboratoři. Stávající (standardní) zkušební postupy však často nereprodukují realisticky transportní a krystalizační procesy solí ve stavebních materiálech, což vede k jiným projevům poškození než jaké jsou pozorované v přírodních podmínkách. K vyřešení tohoto problému byl v roce 2016 ustanoven technický výbor RILEM ASC-271 s názvem „Zrychlený laboratorní test pro posouzení odolnosti materiálů s ohledem na krystalizaci solí“ s cílem vytvořit nový, účinný laboratorní test. Zkouška by měla spolehlivě posoudit odolnost porézních stavebních materiálů proti krystalizaci solí v přiměřené době, s využitím stejného mechanismu degradace, jaký probíhá obvykle v přírodě. Hlavním cílem diplomové práce je využití zkušebního postupu nedávno vyvinutého technickým výborem RILEM ASC pro vyhodnocení odolnosti přírodního pískovce ošetřeného vápenným nátěrem. Vápenný nátěr je anorganický prostředek obsahující vodnou suspenzi hydroxidu vápenatého. Hlavními výhodami použití vodné suspenze hydroxidu vápenatého – vápenného nátěru - jsou jejich ekologické a antiseptické vlastnosti, prodyšnost a dobré tepelné vlastnosti. Tento typ nátěru však při vystavení povětrnostním vlivům snadno degraduje a obvykle je nutné jej každý rok obnovovat. Slibné výsledky k překonání některých nedostatků čistě vápenného nátěru mají laboratorní zkoušky chování vápenného nátěru s přídavkem lněného oleje. Druhým cílem práce je zhodnotit životnost kamene ošetřeného čistě vápenným nátěrem a vápenným nátěrem se lněným olejem vůči krystalizaci solí. K posouzení degradačního procesu byla použita řada analytických metod (např. mikroskopie, měření rychlosti šíření ultrazvukového signálu, chemické analýzy). Klíčová slova: krystalizace soli, zrychlené stárnutí, přírodní kámen, vápenný nátěr

Soluble salts represent one of the most important causes of building materials’ degradation. Currently, in the practice of construction and conservation, the durability of materials with respect to salt crystallization is mostly determined by accelerated aging tests carried out in the laboratory. However, the existing (standard) crystallization test procedures do not often reproduce realistically the transport and crystallization processes, resulting in degradation patterns that are different from those observed in natural conditions. To tackle this problem, in 2016, the RILEM Technical Committee ASC-271 “Accelerated laboratory test for the assessment of the durability of materials with respect to salt crystallisation” was launched to develop an effective laboratory weathering test. The test should reliably assess the durability of porous building materials against salt crystallisation within a reasonable period, accelerating the deterioration process without significantly altering its mechanism. The main goal of the thesis is the evaluation of the test recently developed by the RILEM ASC Technical Committee in natural stone treated with one type of limewash. Limewashes are inorganic paints composed of an aqueous suspension of calcium hydroxide. The main advantages of using limewashes as surface coatings are with its eco-friendly, anti-septic, breathability, and good thermal performance. However, this type of paint becomes easily friable when exposed to weathering agents and it is usually necessary to re-apply a new coat yearly. The addition of linseed oil to the limewash has been recently studied and showed promising results to overcome some of the pure limewash drawbacks. The second goal of the thesis is to evaluate the performance of the stone treated with pure limewash towards the resistance to salt crystallisation. Different techniques (e.g. salt distribution by ultrasonic pulse velocity, scanning electron microscopy, ion chromatpgraphy) were used to assess the degradation process.