KONIAMATA BAΣΙΣΜΕΝΑ ΣΤΗΝ ΑΣΒΕΣΤΟ ΓΙΑ ΕΠΙΣΚΕΥΗ ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Ιωάννα Παπαγιάννη Καθηγήτρια Α.Π.Θ. Τ.Ε.Ε. Τμήμα Ηπείρου Ιωάννινα, 2 Απριλίου 2005

Ιστορικό Τα κονιάματα που βασίζονται στην άσβεστο ως συνδετική κονία αποτελούν το διαχρονικότερο δομικό υλικό - Η παρουσία τους είναι συνδεμένη με την πρώτη προσπάθεια του ανθρώπου για τη δόμηση του περιβάλλοντος και την ανάπτυξη πολιτισμού (Η χρήση τους γνωστή από τα προϊστορικά χρόνια) * κονίαμα, έμπλεκτον, τίτανος, cociopesto, cementium, stucco, κουρασάνι, lykium.

Μνημείο/ Χρον. Περ. ΤύποςΚ/ΑΠορώδες % Τύπος κονίαςΘλιπτ. Αντοχή (ΜΡα) Yiftah El Ισραήλ /7000π.Χ. Δάπεδο-9,77Ασβέστης30 Trier Γερμανία/Ρωμαϊκή Τοιχοποιία1:2:7-Ασβέστης+- Ροτόντα Θεσ/νίκη/4ος αι. μ.Χ. Τοιχοποιία1:3:140,8Ασβέστης+Ποζολάνη +Κεραμάλευρο 2,3 Αγ. Σοφία Θεσ/νίκη/8οςαι.μ.Χ. Τοιχοποιία1:240,5Ασβέστης+Ποζολάνη +Κεραμάλευρο 4,5 El tajin Λατ. Αμερική/8οςαι.μ.Χ. Σκυρ/μα για επικάλυψη στέγης -45,5Ασβέστης+Ποζολάνη3,7 Μπέη Χαμάμ Θεσ/νική/15οςαι.μ. Χ. Τοιχοποιία1:2:547,4Ασβέστης+Ποζολάνη1,18 Bad Hersfed 15ος αι. μ.Χ. Τοιχοποιία1:2:7-Ασβέστης+Ποζολάνη-

Συστατικά άσβεστο-κονιαμάτων Συνδετική κονία Αδρανή άσβεστος + πηλός Ποτάμια άμμος (0-2mm ή 0-4mm) άσβεστος άσβεστος + πουζολάνη Ποτάμια Χονδρόκοκκη άμμος (0-8mm) άσβεστος + κεραμάλευρο Ποτάμιο ή θραυστό γαρμπίλι (8-16mm) άσβεστος + τσιμέντο Ποτάμιο ή θραυστό σκύρο (16-40mm) (Ως αδρανή χρησιμοποιούνται και θραυστά κεραμικά υλικά)

Χαρακτηριστικά ασβεστο-κονιαμάτων - Χαμηλό φαιν. ειδ. βάρος (1,4 – 1,6) - Υψηλό πορώδες (25-40%) - Μικρή συγκρατισιμότητα νερού – Ταχεία ξήρανση - Υψηλό βαθμό συμπύκνωσης (Πολύ καλή συνάφεια αδρανών συνδετικής κονίας) - Καλά κρυσταλλωμένη συνδετική κονία Η χρήση της πουζολάνης μαζί με άσβεστο εμφανίζεται στον ελληνικό χώρο από την ελληνιστική περίοδο (δάπεδα ψηφιδωτών) αλλά εξαπλώνεται η χρήση της στη Ρωμαϊκή εποχή. Μέχρι το τέλος του 19ου αιώνα τα ασβεστοπουζολανικά κονιάματα κυριαρχούν στην κατασκευή έργων λόγω της ανθεκτικότητάς του σε υγρό περιβάλλον

Οι τοιχοποιίες των ιστορικών κατασκευών χαρακτηρίζονται από τη χαμηλή θλιπτική αντοχή εν σχέση με το σκυρόδεμα (25-50kg/cm 2 ) γι’αυτό και έχουν μεγάλα πάχη -Την αδυναμία μεταφοράς οριζόντιων τάσεων Μεταφέρουν κυρίως θλιπτικά φορτία και η αντοχή εξαρτάται από το πέρας των αρμών - Την πολύ καλή συνάφεια πλίνθου – κονιάματος που επηρεάζει την εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας Οι παλαιοί οικοδόμοι λόγω της έλλειψης ισχυρών υδραυλικών κονιών στοχεύανε στη δημιουργία δομικού ιστού που να μη συγκρατεί το νερό αλλά να επιτρέπει την ελεύθερη αναπνοή και ταχεία ξήρανση. Αυτό αποτελεί στοιχείο της παλαιάς φιλοσοφία δόμησης το οποίο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σε κάθε επέμβαση σε ιστορικό κτίσμα και να καθορίζει τη συμβατότητα παλαιού – νέου υλικού

Τα κυριότερα προβλήματα που συναντάμε στις ιστορικές τοιχοποιίες είναι: - Ρηγματώσεις (συνήθως διαμπερείς) λόγω υπερφορτίσεων, διαφορικών καθιζήσεων σεισμών - Αποκολλήσεις τμημάτων ή αποκλίσεις από την κατακόρυφο συνήθως σε μεγάλου ύψους τοιχοποιίες λόγω σεισμών ή κατολισθήσεων ή ανεπαρκούς αντιστήριξης

- Φθορά λόγω του χρόνου (από θερμοϋγρασιακές μεταβολές). Εμφανίζονται μικρορωγμές στα υλικά και έλλειψη σταθερότητας όγκου με απώλεια μάζας, χαλάρωση συνδετικού υλικού - Φθορά λόγω μηχανισμού κρυστάλλωσης αλάτων μέσα στη μάζα της τοιχοποιίας. Φαινόμενα εξάνθισης

Οι πιο συχνές επεμβάσεις επισκευής αφορούν: - Αρμολογήματα - Ανακατασκευές - Ενισχύσεις τοιχοποιιών με ενέματα πλήρωσης με και χωρίς ελκυστήρες ή ραφές - Διαμορφώσεις δαπέδων

Τα κονιάματα παίζουν σημαντικό ρόλο στην επιτυχία μιας επέμβασης. Εφόσον βέβαια ακολουθηθούν οι βασικές αρχές που ισχύουν σε κάθε επισκευαστική επέμβαση. - Τα νέα υλικά εφαρμόζονται σε καθαρό υπόστρωμα - Τα νέα υλικά πρέπει να είναι συμβατά με τα παλαιά και να μη διαταράσσουν τη λειτουργική συμπεριφορά του δομικού ιστού της υπάρχουσας κατασκευής

Σχεδιασμός ασβεστοκονιαμάτων επέμβασης συμβατών με την υπάρχουσα κατάσταση - Βασική αρχή για τις επεμβάσεις σε μνημεία και ιστορικά κτίρια (Χάρτης Βενετίας, 1964) Η προστασία της αυθεντικότητας της παλαιάς δομής των μνημείων Ποια είναι η υπάρχουσα κατάσταση; (Αναγνώριση των φάσεων – διάγνωση της παθολογίας Ανάλυση – Προσδιορισμός των χαρακτηριστικών των υλικών Καθορισμός του ρόλου του κονιάματος στο δομικό σύστημα)

Σχεδιασμός ασβεστοκονιαμάτων επέμβασης συμβατών με την υπάρχουσα κατάσταση Τι επιζητείται με την επισκευή; - Η συντήρηση και παρεμπόδιση των μηχανισμών φθοράς του χρόνου - Η ενίσχυση του δομικού συστήματος για επανάχρηση - Ποιος θα είναι ο ρόλος του κονιάματος επισκευής Ποια χαρακτηριστικά / ιδιότητες καθορίζουν τη συμβατότητα παλαιού – νέου υλικού που καλούνται να συνεργαστούν

Μακρόχρονη εμπειρία βασισμένη σε έρευνα SfS GR – Restoration Project και σε εφαρμογές σε έργα, μας οδήγησε στην άποψη ότι: Η συμβατότητα των κονιαμάτων καθορίζεται από: - τα αισθητικά χαρακτηριστικά του (χρώμα, υφή, τραχύτητα) - τη σύσταση (τύπο συνδετικής κονίας, κοκκομετρία αδρανών) - το επίπεδο αντοχής (θλιπτικής και εφελκυστικής) - το μέτρο ελαστικότητας (και την παραμορφωσιμότητα) - το πορώδες (ανοικτό και κλειστό) - το συντελεστή θερμικής διαστολής

Ο σχεδιασμός συμβατών κονιαμάτων επέμβασης σε ιστορικά κτίρια παρουσιάζει δυσκολίες επειδή: - Η αρχή της συμβατότητας δεν έχει εκφρασθεί με τεχνικούς όρους - Δεν υπάρχουν κριτήρια επιλογής για την καταλληλότητα των πρωτογενών υλικών - Δεν είναι τα διαθέσιμα υλικά στην αγορά πάντα κατάλληλα - Δεν υπάρχουν νομογραφήματα ή καταστατικοί νόμοι πάνω στους οποίους να βασισθεί ο σχεδιασμός των ασβεστοκονιαμάτων - Δεν υπάρχουν κατάλληλες οδηγίες για την εφαρμογή και συντήρηση των κονιαμάτων

Αυτό έχει ως άμεση συνέπεια το αυξημένο κόστος επισκευών και την περαιτέρω φθορά της ιστορικής δομής

ΟΛΙΣΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΟΝΙΑΜΑΤΩΝ ΕΠΕΜΒΑΣΗΣ Πορώδες Χημική και Αντοχή Κατανομή πόρων Ορυκτολογική Ελαστικότητα Απορροφητικότητα Ανάλυση Παραμορφωσιμότητα Κοκκομετρία Μικροσκοπική ανάλυση Πληροφορίες Τύπος αδρανών από γραπτές πηγές Ρηγμάτωση Παρουσία αλάτων Συνθήκες Ιδιότητες Απαιτήσεις σύγχρονου περιβάλλοντος διαθέσιμων Υλικων τρόπου δόμησης Εργασιμότητα Πρόοδος εργασίας Κόστος KATANΟΗΣΗ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΒΑΘΜΟΥ ΦΘΟΡΑΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΜΙΓΜΑΤΟΣ Δοκιμαστικά μίγματα Έλεγχος ιδιοτήτων Βελτίωση σύνθεσης

Παράμετροι που επηρεάζουν την ποιότητα και την ανθεκτικότητα των κονιαμάτων επέμβασης που βασίζονται στην άσβεστο - Ο τύπος της συνδετικής κονίας ή ο συνδυασμός των συνδετικών κονιών

Type of hydrated Ca(OH) 2 Proportions L= Lime S= Sand (0-4 mm) S 2 =Sand 80%+gravel 20% Compressive strength, kg/m 2 28-d60-d putty L / S 1 1 : dry powder L / S 1 1 : hydraulic putty (CaO 83%, Clay 15%) L / S 1 1 : putty L / S 2 1 : dry powder L / S 2 1 : hydraylic putty L / S 2 1 :

Strength, Mpa Binding System7-d28-d90-dPorosity % Proportions Comp. / Flex. 28-d90-d L-0.52/ / L:P = 1:10.49/ / / L:P:B = 1:0.5: /-1.0/ / L:P:C = 1:1:0.21.2/0.42.6/1.03.8/ L:P:C = 1:1:0.41.3/0.43.4/0.84.9/ L:P:C = 1:0.8:0.21.4/0,3-5.4/ L:P:C = 1:0.6:0.41.5/ / C17.1/ / /

Η λεπτότητα άλεσης του πουζολανικού υλικού

Η δραστικότητα της ασβέστου

Ο λόγος Νερού / κονίας

Η προσθήκη ελάχιστης ποσότητας κατάλληλων ρευστοποιητών Proportions L= Lime P= Pozzolana Strength, kg/cm2Shrinkage S= Sand (0-4 mm)CompressiveFlexuralat 150-d SP= Superplasticizer28-d180-d28-d180-dstrain L:S= 1 : % L:S:SP= 1 : 2.5 : L:P:S= 1 : 1 : % L:P:S:SP= 1 : 1 : 5 :

Η σχέση αντοχής – πορώδους σε άσβεστο-πουζολανο κονιάματα

Η εξέλιξη του πορώδους των ασβεστοκονιαμάτων

Ποιος είναι ο ρόλος των αδρανών στα ασβεστοκονιάματα ΑδρανήR1R2R3 Άμμος (0-4mm)63.63 Χονδρ. αδρανή (4-8mm) Χονδρ. αδρανή (8-12mm)--1.8

(Υδράσβεστος/Πουζολάνη: 1/1) Ερπυστικές παραμορφώσεις ασβεστοκονιαμάτων (Υδράσβεστος/Πουζολάνη: 1/1) ΑδρανήR1R2R3 Άμμος (0-4mm)63.63 Χονδρ. αδρανή (4-8mm) Χονδρ. αδρανή (8-12mm)--1.8

Η συντήρηση των κονιαμάτων για την ωρίμανσή τους και ανάπτυξη αντοχών αποτελεί κρίσιμο θέμα για την ανθεκτικότητα των κονιαμάτων στο χρόνο

Παράδειγμα σχεδιασμού κονιάματος επέμβασης Α. Πληροφορίες που λαμβάνονται από την ανάλυση των παλαιών κονιαμάτων -Τύπος συνδετικής κονίας -Τύπος αδρανών-κοκκομετρία -Πορώδες -Εκτίμηση αντοχής Β. Αποφασίζουμε για το συνδετικό υλικό και τα αδρανή λαμβάνοντας υπόψη τις σύγχρονες συνθήκες λειτουργίας του κτιρίου Προσδιορίζεται ο λόγος Ν/Κ ανάλογα με τη χρήση του κονιάματος (επιθυμητή εργασιμότητα) και με οδηγό σχετικά διαγράμματα

Παράδειγμα σχεδιασμού κονιάματος επέμβασης Γ. Ελέγχεται η καταλληλότητα των πρώτων υλών – Δραστικότητα ασβέστου – Πουζολανικότητα – Λεπτότητα Άλεσης Δ. Παρασκευάζονται δοκιμαστικά μίγματα και γίνονται οι βελτιώσεις (κυρίως χρώματος). Ελέγχεται η αντοχή σε θλίψη-κάμψη και το πορώδες. Πολλές φορές κάνουμε εφαρμογή επί τόπου Στ. Δίδεται τεχνική περιγραφή των υλικών και οδηγίες εφαρμογής.

Case Study: Μονή Λαζαριστών (Θεσσαλονίκη 18ος αιώνας μ.Χ.) Χαρακτηριστικά παλαιού κονιάματος Θέση: Δομικό Κονίαμα Χρώμα: Λευκό – Γκρι Κονίες Ca(OH) 2 : 40-50% Παρουσία: αργιλλοπυριτικού υλικού Αναλογία ~ Άσβεστος αργιλλοπυρ. 1:1 Aδρανή : φυσικά ποταμού Διαβάθμιση: 0-8mm (72% 0,25-4mm) Πορώδες: 19-21% Αντοχή υγιούς δείγματος 13-15kg/cm 2 Aντοχή δείγματος από προβληματική περιοχή: 5kg/cm 2 Kονία / Αδρανή: 1:2,8 Mετά τα δοκιμαστικά μίγματα αποφασίστηκε η παρακάτω σύνθεση: 1 μέρος υδρασβέστου κονίας 1 μέρος θηραϊκής γης αλεσμένης 6 μέρη άμμου ποταμού 75%, 0-4mm + 25% 4-8mm 1.3 μέρη βάρους νερού (απαιτούμενου για 15± 1cm εξάπλωση) 0,03 μέρη ρευστοποιητού πολυκαρβονικής βάσης Ο έλεγχος σε 28 ημ. έδειξε: Αντοχή σε θλίψη 10MPa Πορώδες 19-20% Αποδεκτό

Χαρακτηριστικά παλαιού δομικού κονιάματος Χρώμα: Λευκό – Ροζ Ποσοστό Ca(OH) 2 : 45-50% Παρουσία: πουζολανικού υλικού Αναλογία ~ Άσβεστος/πουζολάνης 1:0,5 Aδρανή : περιοχής Διαβάθμιση: 0-6mm (85% 0,25-4mm) Πορώδες: 25-28% Αντοχή υγιούς δείγματος: 13-15kg/cm 2 Aντοχή : 11 kg/cm 2 Kονία / Αδρανές: 1:1,5 Mετά τα δοκιμαστικά μίγματα αποφασίστηκε η παρακάτω σύνθεση: 1 μ.β. υδρασβέστου κονίας 0,5 μ.β. μηλαϊκής γης αλεσμένης 0,5 μ.β. κεραμάλευρου 4 μ.β. αδρανή ποταμού (85% 0-4mm+15% 4-6mm) 1 μ.β θραυστό κεραμικό (0,25 – 5mm) 1,4 μ.β. νερού απαιτούμενου για εξάπλωση 15± 1cm) 0,01 μέρη ρευστοποιητού Βρέθηκε: 28 ημ. αντοχή σε θλίψη 1,5MPa Πορώδες 25% Αποδεκτό Παράδειγμα: Moνή Δαφνίου Αθήνα 11ος αι. μ.Χ.