Hydraulic lime mortar in the ambit of stone restoration: evaluation of applicability

Abstract

This study presents the results of the applicability of hydraulic lime mortars in the ambit of stone conservation and restoration. Historical buildings, as well as sculptures or ornamental artworks exposed to environmental influences, composed by natural stone materials suffer severe alteration/degradation in the course of time. On this account, the physicochemical properties of hydraulic lime mortars have been compared with those of two calcarenitic rocks (Barxeta and Bateig azul), found in historical Valencian monuments. A systematically analytical procedural method was established on a series of test specimens in order to prove compatibility/replaceability of limestones. The specimens were subjected to standard accelerated physical-chemical ageing tests. Compressive and flexural strength tests have been performed on the mortars and the stone material in order to determine the physical degradation. Alteration by chemical attack was simulated by the exposure in a SO2 pollutant chamber and salt crystallisation test. The experiments performed show that the applied mortars have on one hand similar physical resistance and on the other hand present higher chemical resistance properties, especially against salt crystallisation in comparison to the natural stones and therefore might be of special interest for replicas.

Este estudio presenta los resultados de la aplicación de morteros de cal hidráulica en el ámbito de la conservación y restauración de piedra. Los edificios históricos compuestos por piedra natural, así como esculturas u obras de arte ornamental, expuestos todos ellos a agentes medioambientales, sufren una alteración / degradación severa con el paso del tiempo. Por este motivo, las propiedades físico-químicas de los morteros de cal hidráulica han sido comparados con las de dos rocas calcareníticas (Barxeta y Bateig azul), muy comunes en monumentos históricos valencianos. Se estableció un método de procedimiento analítico sistemático en una serie de muestras para probar la compatibilidad/sustituibilidad de las calizas. Las muestras fueron sometidas a las pruebas estándar de envejecimiento físico-químico acelerado. Se han realizado ensayos de resistencia a la compresión y a la flexión en los morteros y el material pétreo con el fin de determinar la degradación física. La alteración por ataque químico se simuló mediante una cámara de SO2 y la prueba de cristalización de sales. Los experimentos realizados muestran que los morteros ensayados tienen por un lado una resistencia física similar pero por el otro presentan mayores propiedades a la resistencia química, especialmente contra la cristalización de sales, si se compara con piedras naturales, y por tanto pueden ser de especial interés para las réplicas.