Parametrical studies of the behavior of aerial lime mortars

Abstract

Aerial lime has been largely used as binder in mortars before the emergence of Portland cement, being commonly found in historic constructions. The contemporary interest in aerial lime mortars has enlarged concerning the field of structural restoration, given its compatibility with traditional materials. The process through which lime hardens is the carbonation reaction. Aiming to understand the influence of environmental conditions on carbonation, the current work extends a previously developed study on the behaviour of aerial lime mortars, in view backing multiphysics simulation models and obtaining modelling parameters. Systematic studies on the effect of relative humidity, carbon dioxide concentration and carbonation rate throughout time were followed by modifying the environments of exposure of specimens and comparing the results. Carbonation has been investigated using thermo gravimetric analysis and phenolphthalein staining. Additionally, drying and water transport mechanisms were assessed through humidity profiles monitoring. Mechanical properties have also been evaluated and discussed in view of chemical investigation results.

A cal aérea foi muito utilizada como ligante de argamassas antes do surgimento do cimento Portland, sendo usualmente encontrada em construções históricas. O interesse contemporâneo em cal aérea tem sido aumentado dentro dos campos de reabilitação estrutural e restauro devido a sua compatibilidade com materiais antigos. O processo químico através do qual dá-se o endurecimento da cal é conhecido por carbonatação. De modo a compreender a influência das condições ambientais na carbonatação, o presente trabalho procede à continuidade de um estudo previamente realizado acerca do comportamento de argamassas de cal aérea em termos de validação de modelos de simulação multi-físicos e obtenção de parâmetros de modelação. Através de modificação dos ambientes de exposição e comparação dos resultados obtidos, foram conduzidos estudos sistemáticos sobre o efeito de parâmetros como humidade relativa, concentração de dióxido de carbono e velocidade de conversão no desenvolvimento da carbonatação. A carbonatação foi investigada por análises temo-gravimétricas e coloração de Fenolftaleína. Processos de secagem e transporte de água através do material foram avaliados através de monitoramento de perfis de humidade. Propriedades mecânicas também foram avaliadas e discutidas face a resultados de investigação química.