Investigation of Lime Use in Cement Paste and Mortars

Öz

In this study, some physical and mechanical properties of paste and mortar mixtures obtained by adding different proportions slaked lime to cement based mortar mixtures were investigated. CEM I cement, slaked lime, CEN standard sand and tap water were used in the paste and mortar mixtures. Slaked lime was replaced with CEM I in the ratio 0%, 20%, 40%, 60% and 80% by weight and paste and mortar mixtures were prepared by this way. Workability was kept fixed in all paste and mortar mixtures. On the paste mixtures, consistency water, initial and final setting times and soundness were tested. 40x40x160 mm prism samples were produced with the prepared mortar mixtures. Unit weight, flexural strength and compressive strength tests were carried out at the age of 7, 28 and 90 days on the hardened mortar samples. As a result; it was determined that the increase in the amount of slaked lime entering the paste mixtures increased the amount of consistency water, relatively decreased of initial setting time, increased of final setting time and decreased the soundness. On the other hand, the increase in the slaked lime; it was determined that the mortars reduced the unit weight, flexural strength and compressive strength.

Anahtar Kelimeler

• Mortar
• paste
• cement
• physical and mechanical properties
• lime

Çimento Hamur ve Harçlarında Kireç Kullanımının İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada, çimento esaslı harç karışımlarına farklı oranda sönmüş kireç katılarak elde edilen hamur ve harç karışımlarının bazı fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Hamur ve harç karışımlarında CEM I çimentosu, sönmüş kireç, CEN standart kumu ve şehir şebeke suyu kullanılmıştır. CEM I çimentosuna, sönmüş kireç ağırlıkça %0, %20, %40, %60 ve %80 oranlarında ikame edilerek hamur ve harç karışımları hazırlanmıştır. Bütün hamur ve harç karışımlarında işlenebilirlik sabit tutulmuştur. Hamur karışımlar üzerinde standart kıvam suyu, priz başı ve priz sonu ile genleşme tayini deneyleri yapılmıştır. Hazırlanan harçlar ile 40x40x160 mm boyutlu numuneler üretilmiştir. Sertleşmiş harç numuneleri üzerinde birim ağırlık ile 7, 28 ve 90 gün yaşlarında eğilmede çekme ve basınç dayanımı deneyleri yapılmıştır. Sonuç olarak; hamur karışımına giren sönmüş kireç oranındaki artışın, kıvam suyu miktarını arttırdığı, priz başı süresini göreceli olarak azaltırken priz sonu süresini uzattığı ve genleşmeyi azalttığı belirlenmiştir. Diğer taraftan sönmüş kireç miktarındaki artışın; harçların birim ağırlık, eğilmede çekme dayanımı ile basınç dayanımını azalttığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Harç
• hamur
• çimento
• kireç
• fiziksel ve mekanik özellikler

Destekleyen Kurum

Ücretsiz olarak çimento malzeme temininde Ankara Limak Çimento San. Tic. A.Ş. ve Ücretsiz olarak sönmüş kireç malzeme temininde Paksan Paketlenmiş Kireç A.Ş. (Sakarya/ Adapazarı) katkıda bulunmuşlardır.

Teşekkür

Bu çalışmada, çimento malzemesi ve kimyasal analiz için Ankara Limak Çimento San. Tic. A.Ş. ile kireç malzemesi ve kimyasal analiz için Paksan Paketlenmiş Kireç A.Ş. ve kalite sorumlusu Neval YILDIRIM’a gösterdikleri ilgi ve desteklerinden dolayı teşekkür ederiz.

Kaynakça

1. [1] Scrivener K.L., & Kirkpatrick R.J., “Innovation in use and research on cementitious material”, Cement and Concrete Research, 38(2):128–36, (2008).
2. [2] Doğu Akdeniz Kalkınma Ajansı, TR63 bölgesi çimento sektör raporu, 14-15, (2015).
3. [3] Akman S., “Harçlar”, Yapı malzemeleri, İTÜ Yayınevi, 122-123, (1987).
4. [4] Aruntaş H.Y., “Sıvacı”, İntes, (2011).
5. [5] Kaya F., “Yığma yapıların polipropilen lifli kuru karışım püskürtme beton ile güçlendirilmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2013).
6. [6] Uğur T., Güleç A., “Harç, sıva ve diğer kompozit malzemelerde kullanılan bağlayıcılar ve özellikleri”, Restorasyon ve Konservasyon Çalışmaları Dergisi, (17): 77-91, (2014).
7. [7] Haneefa, K., Divya Rani S., Ramasamy, R., Santhanam, M., “Microstructure and geochemistry of lime plaster mortar from a heritage structure”, Construction and Building Materials, 225: 538-554, (2019).
8. [8] Seabra M. P., Paiva H., Labrincha J. A., & Ferreira V. M., “Admixtures effect on fresh state properties of aerial lime based mortars”, Construction and Building Materials, 23(2): 1147-1153, (2009).

9. [9] Van Balen K., “Understanding the lime cycle and its influence on historical construction practice”, In Proceedings of the First International Congress on Construction History, Vol. 20, p. 24th, Universidad Politécnica de Madrid: Instituto Juan de Herrera, (2003).
10. [10] Tate, M., “The most important property of cement-lime mortar in masonry construction is”, In International Building Lime Symposium, Orlando, Florida, (2005).
11. [11] Arandigoyen M., & Alvarez J. I., “Pore structure and mechanical properties of cement–lime mortars”, Cement and Concrete Research, 37(5): 767-775, (2007).
12. [12] Samiei, R., Daniotti, B., Pelosato, R., Dotelli, G., “Properties of cement–lime mortars vs. cement mortars containing recycled concrete aggregates”, Construction and Building Materials, 84: 84-94, (2015).
13. [13] Velosa, A., Veiga, R., “Use of additivated lime mortars for old building rehabilitation-adapted testing methods”, 9th International Conference on Durability of Building Materials and Components, Australia, (2002).
14. [14] Silva B. A., Pinto A. F., & Gomes A., “Influence of natural hydraulic lime content on the properties of aerial lime-based mortars”, Construction and Building Materials, 72: 208-218, (2014).
15. [15] Aggelakopoulou E., Bakolas A., & Moropoulou A., “Properties of lime–metakolin mortars for the restoration of historic masonries”, Applied Clay Science, 53(1): 15-19, (2011).
16. [16] Pachta V., Triantafyllaki S., & Stefanidou M., “Performance of lime-based mortars at elevated temperatures”, Construction and Building Materials, 189: 576-584 (2018).
17. [17] Gulbe L., Vitina I., & Setina J., “The influence of cement on properties of lime mortars”, Procedia Engineering, 172: 325-332, (2017).
18. [18] Dayı M., “Tarihi yapılarda kullanılan horasan harçlarının incelenmesi ve alternatif horasan harcının üretilmesi”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2017).
19. [19] Erdoğdu Ş, Nas M, Nayır S, Kandil U., “Uçucu kül ve polipropilen lifli kireç harçlarının çimento takviyesi ile mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi”, Uluslararası Katılımlı 6. Tarihi Yapıların Korunması ve Güçlendirilmesi Sempozyumu, (2017).
20. [20] Lanas J., & Alvarez-Galindo J. I., “Masonry repair lime-based mortars: factors affecting the mechanical behavior”, Cement and Concrete Research, 33(11): 1867-1876, (2003).
21. [21] Izaguirre A., Lanas J., & Alvarez J. I., “Effect of a polypropylene fibre on the behaviour of aerial lime-based mortars”, Construction and Building Materials, 25(2): 992-1000, (2011).
22. [22] Arizzi A., Cultrone G., “Aerial lime-based mortars blended with a pozzolanic additive and different admixtures: A mineralogical, textural and physical-mechanical study”, Construction and Building Materials, 31: 135-143, (2012).
23. [23] Garijo L., Zhang X., Ruiz G., & Ortega J. J., “Age effect on the mechanical properties of natural hydraulic and aerial lime mortars”, Construction and Building Materials, 236: 117573, (2020).
24. [24] Wang, Y., He, H., & He, F., “Effect of slaked lime and aluminum sulfate on the properties of dry-mixed masonry mortar”, Construction and Building Materials, 180: 117-123, (2018).
25. [25] Fragata, A., Paiva, H., Velosa, A. L., Veiga, M. R., & Ferreira, V. M., “Application of crushed glass residues in mortars”, Sustainable Construction Symposium, Portugal, (2007).
26. [26] Santos A. R., do Rosário Veiga M., Silva A. S., de Brito J., Álvarez J. I., “Evolution of the microstructure of lime based mortars and influence on the mechanical behaviour: the role of the aggregates”, Construction and Building Materials, 187: 907-922, (2018).
27. [27] Veiga M. R., Velosa A., Magalhães A., “Experimental applications of mortars with pozzolanic additions: characterization and performance evaluation”, Construction and Building Materials, 23(1): 318-327, (2009).
28. [28] Tampus, R. M., Lardizabal, J. R., Acena, D. L. M., Uy, M. A. M., & Arcenal, K. V. R., “Proportion and property specifications and strength behavior of mortar using wood ash as partial replacement of lime”, International Journal, 18(70): 49-55, (2020).
29. [29] TS EN 197-1, “Çimento - Bölüm 1: Genel çimentolar - Bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri”, (2012).
30. [30] TS EN 459-1, “Yapı kireci - Bölüm 1: Tarifler, özellikler ve uygunluk kriterleri”, (2015).
31. [31] TS EN 196-1, “Çimento deney metotları - Bölüm 1: Dayanım tayini”, (2016).
32. [32] TS EN 196-3, “Çimento deney yöntemleri - Bölüm 3: Priz süreleri ve genleşme tayini”, (2017).
33. [33] ASTM C109 / C109M - 16a, “Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars”, (2016).
34. [34] Qadir, W., Ghafor, K., & Mohammed, A., “Evaluation the effect of lime on the plastic and hardened properties of cement mortar and quantified using Vipulanandan model”, Open Engineering, 9(1): 468-480, (2019).
35. [35] TS EN 998-1, “Kâgir harcı – Özellikler - Bölüm 1: Kaba ve ince sıva harcı”, (2017).