Use of diluted Ca(OH)2 suspensions and their transformation into nanostructured CaCO3 coatings: A case study in strengthening heritage materials (stucco, adobe and stone)

Lanzón, Marcos; Madrid, Juan Antonio; Martínez-Arredondo, Ana; Mónaco, Soledad

doi:10.1016/j.apsusc.2017.02.248

Cited by 31 publications

(8 citation statements)

References 25 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…This could be, as already discussed above, due to the peculiar elongated shape of the particles, which might have hindered their penetration, and likely also to the nanolime, favouring particle accumulation and obstruction of the pores at the very surface of the sample. Such effect, which is of detriment to the properties in this case, could be beneficial in others, for example to increase the surface compactness or as protective coatings of cultural heritage objects 69 .…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 97%

Synthetic calcium carbonate improves the effectiveness of treatments with nanolime to contrast decay in highly porous limestone

Ševčík

Viani

Machová

et al. 2019

Sci Rep

View full text Add to dashboard Cite

Three synthetized polymorphs of calcium carbonate have been tested in combination with the suspension of nanolime particles as potential consolidating agents for contrasting stone decay and overcome some of the limitations of nanolime agents when applied to substrates with large porosity. The modifications induced in the pore network of the Maastricht limestone were analyzed with microscopy and in a non-invasive fashion with small angle neutron scattering and synchrotron radiation micro-computed tomography. A reduction in porosity and pore accessibility at the micrometric scale was detected with the latter technique, and ascribed to the improved pore-filling capacity of the consolidation agent containing CaCO3 particles. These were found to be effectively bound to the carbonated nanolime, strengthening the pore-matrix microstructure. Penetration depth and positive effect on porosity were found to depend on the particle size and shape. Absence of significant changes in the fractal nature of the pore surface at the nanoscale, was interpreted as indication of the negligible contribution of nanolime-based materials in the consolidation of stones with large porosity. However, the results indicate that in such cases, their effectiveness may be enhanced when used in combination with CaCO3 particles, owing to the synergic effect of chemical/structural compatibility and particle size distribution.

show abstract

Section: Resultsmentioning

confidence: 97%

Synthetic calcium carbonate improves the effectiveness of treatments with nanolime to contrast decay in highly porous limestone

Ševčík

Viani

Machová

et al. 2019

Sci Rep

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In relation to consolidation treatments for marble (and in general for carbonate stones) latest research trends in conservation of cultural heritage are increasingly oriented towards the development of nanoparticles (NPs) based products. Among those tested on marbles, nanolimes, which represent an improvement of the traditional limewater treatment, stand out [8][9][10]. Nanosilica formulations have been proposed as promising treatments, even though compatibility, depth of penetration, durability, and other variables are still being evaluated [11,12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A photoacoustic pulse-echo probe for monitoring surface stone mechanical properties: Validation tests in consolidation of Carrara marble

Mencaglia

Ciofini

2018

Construction and Building Materials

View full text Add to dashboard Cite

The present work focuses on the development and validation of a laser-based photoacoustic sensor for non-destructive monitoring of surface stone mechanical properties. The sensor is constituted of a carbon black target excited by fiber-coupled Q-Switched Nd:YAG(1064 nm) laser with variable pulse duration between 10 and 50 ns, a superimposed PVDF film transducer, and gel coupler. The high optical absorption of the target and its relatively large lateral size allowed generating planar longitudinal pressure waves of amplitude around 1 MPa using a laser pulse fluence of about 8 mJ/cm 2. The probe provided an almost flat spectral response over a bandwidth of 7.5-30 MHz. Thanks to the high pulse-to-pulse laser power stability, the pressure transients were highly reproducible in amplitude and waveform. These features and the FFT analysis of the back reflected signal were exploited to characterize the surface mechanical properties of decayed Carrara marble upon consolidation. Treatment tests were carried out using three commercial products: acrylic-siloxane polymer, a fluoroelastomeracrylic polymer, and ethyl-silicate. The acoustic reflection and then surface sound speed spectra were measured and analyzed for the first time within a spectral window of 1-30 MHz. Surface speed spectra and dephasing derived from reflectance measurements resulted to be essential parameters for characterizing and monitoring stone consolidation. The results achieved provide evidence that the technique proposed offers significant advantages with respect to traditional approaches and can represent an effective tool in conservation-restoration of stone artifacts, wall paintings, and other.

show abstract

“…The consolidation action of nanolime relies on the lime technology. The replacement of water by alcohol has improved the colloidal stability and the penetration ability of the dispersions of Ca(OH)2, but, it has been shown to introduce limitations on the consolidation efficiency through the incompletion of the carbonation reaction and the migration of the Ca(OH)2 nanoparticles to the layers of the substrate that are close to the surface during the fast evaporation of the short-chain alcohol [37][38].…”

Section: Nanomaterials In Consolidationmentioning

confidence: 99%

“…Nanolimes are colloidal dispersions of calcium hydroxide nanoparticles and their effectivity is due to the physical and chemical compatibility with the calcareous substrate and the elevated concentration of the active component, especially when compared with the traditional limewater [35], [37][38], [138].…”

Section: From Lime To Nanolimementioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Ανάπτυξη Νανο-Σύνθετων Υλικών Με Βάση Το Ασβέστιο Για Την Ενίσχυση Των Πορωδών Υλικών Δόμησης Σε Αρχιτεκτονικά Μνημεία Και Παραδοσιακές Κατασκευές

Μιχαλοπούλου¹

View full text Add to dashboard Cite

Τα υλικά στερέωσης έχουν ιδιαίτερη βαρύτητα στον τομέα της πολιτιστικής κληρονομιάς, τόσο για την ενίσχυση της συνοχής των διαβρωμένων δομικών στοιχείων και των διακοσμημένων επιφανειών (φυσικοί λίθοι, κονιάματα, επιχρίσματα, πλάκες επένδυσης), όσο και για την προστασία και διατήρηση της ιστορικής και καλλιτεχνικής αξίας των μνημείων. Ανάμεσα στο πλήθος υλικών που έχει χρησιμοποιηθεί κατά καιρούς σε κατεργασίας στερέωσης, πρωταγωνιστικό ρόλο κατέχει το υδροξειδίου του ασβεστίου Ca(OH)2, λόγω της φυσικοχημικής συμβατότητας του τελικού προϊόντος με το ασβεστιτικό συνδετικό υλικό των δομικών υλικών. Η παρούσα μελέτη αφορά τη σύνθεση υδατικών την σύνθεση υδατικών νανοδιασπορών υδροξειδίου του ασβεστίου Ca(OH)2. Συγκεκριμένα, εστίασε στη μελέτη των παραγόντων που επιδρούν στα μορφολογικά χαρακτηριστικά των νανοσωματιδίων Ca(OH)2, έτσι ώστε να παρουσιάζουν μορφολογική συμβατότητα με τα χαρακτηριστικά του ασβεστιτικού συνδετικού υλικού που προορίζονται να αναπληρώσουν. Επίσης, εστίασε στη διερεύνηση της δυνατότητας χρήσης υδατικού διασπορέα ώστε να εξασφαλιστεί η φυσική υγρασία που είναι απαραίτητα για τη διενέργεια και ολοκλήρωση της αντίδρασης της ενανθράκωσης. Η σύνθεση η υδατικών νανοδιασπορών υδροξειδίου του ασβεστίου επικεντρώθηκε στη μελέτη : α) Της επίδραση της διαδικασίας σύνθεσης που ακολουθείται (top-down και bottom-up) στα μορφολογικά χαρακτηριστικά των νανοσωματιδίων Ca(OH)2 β) Της επίδρασης της μείωσης της επιφανειακής τάσης ανάμεσα στα νανοσωματίδια Ca(OH)2 και του διασπορέα μέσα από διερεύνηση: i. Της δυνατότητας τροποποίησης της επιφάνειας των νανοσωματιδίων Ca(OH)2 μέσω της χρήσης διαφορετικών επιφανειοδραστικών ουσιών και της επίδρασης αυτών στα μορφολογικά χαρακτηριστικά των νανοσωματιδίων Ca(OH)2ii. Της επίδραση της καινοτόμας χρήσης νερού εμπλουτισμένου με νανοφυσαλίδες O2 ως εναλλακτικό μέσο στερεοχημικής τροποποίησης των νανοσωματιδίων Ca(OH)2iii. Της επίδραση της χρήσης μικτού πολικού διασπορέα νερού/ ισο-προπανόλης ως μέσο στερεοχημικής τροποποίησης των νανοσωματιδίων Ca(OH)2. Επιπλέον, μελετήθηκε η συσχέτιση μεταξύ των μορφολογικών και ρεολογικών χαρακτηριστικών των νέο σχηματισμένων νανοδιασπορών Ca(OH)2. Η μελέτη ολοκληρώθηκε με την εκτίμηση της ικανότητας διείσδυσης των νανοδιασπορών Ca(OH)2 σε 3 πυριτικά δισκία διαφορετικού αλλά και ομοιόμορφου πορώδους, καθώς και σε τρία υποστρώματα δομικών υλικών που χρησιμοποιούνται κατά κόρον στα αρχιτεκτονικά μνημεία της Μεσογείου: ασβεστόλιθος, πωρόλιθος και ασβεστιτικό κονίαμα. Συνολικά, επιτεύχθηκε η σύνθεση υδατικών νανοδιασπορών Ca(OH)2 με συγκεκριμένα μορφολογικά χαρακτηριστικά, μέσω του τροποποίησης της επιφάνειας τους. Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης μελέτης συμβάλλουν στο τομέα της σύνθεσης και ανάπτυξης των νανοδιασπορών. Συγκεκριμένα, οδήγησαν στην επιτυχή σύνθεση υδατικών νανοδιασπορών επιτυγχάνοντας τη στερεοχημική σταθερότητα ανάμεσα στα νανοσωματίδια με τη χρήση νερού εμπλουτισμένου με νανοφυσαλίδες Ο2 χωρίς την αναγκαία προσθήκη επιφανειοδραστικών ή οργανικών διασπορέων.

show abstract

Use of diluted Ca(OH)2 suspensions and their transformation into nanostructured CaCO3 coatings: A case study in strengthening heritage materials (stucco, adobe and stone)

Cited by 31 publications

References 25 publications

Synthetic calcium carbonate improves the effectiveness of treatments with nanolime to contrast decay in highly porous limestone

Synthetic calcium carbonate improves the effectiveness of treatments with nanolime to contrast decay in highly porous limestone

A photoacoustic pulse-echo probe for monitoring surface stone mechanical properties: Validation tests in consolidation of Carrara marble

Ανάπτυξη Νανο-Σύνθετων Υλικών Με Βάση Το Ασβέστιο Για Την Ενίσχυση Των Πορωδών Υλικών Δόμησης Σε Αρχιτεκτονικά Μνημεία Και Παραδοσιακές Κατασκευές

Contact Info

Product

Resources

About