Characteristics of limes produced from marbles and limestones

Abstract

Bu çalışmada, farklı mermer ve kireç taşlarından elde edilen kireçlerin özellikleri ve elde edilen kirecin kireç harçları üzerine etkisi incelenmiştir. Bu sebeple, Urla bölgesindeki bazı tarihi binalarda kullanılmış, yüksek ve düşük miktarda diatom içeren 2 tip kireç taşı ile Muğla ve Marmara Adası'ndan çıkarılan mermerler üzerinde çalışma yapılmıştır.Mermer ve kireç taşların kalsinasyon sıcaklıkları TGA analizleri ile yaklaşık 800 °C olarak belirlenmiştir. Belirlenen kalsinasyon sıcaklıklarına göre taşlar öncelikle 850 °C de laboatuar fırınında yakılmış, daha sonra söndürülüp karbonatlaşmaya bırakılmıştır. Tüm bu süreçlerin öncesinde ve sonrasında örneklerin, mineralojik ve kimyasal kompozisyonları ile mikro yapıları XRD ve SEM-EDS analizleriyle belirlenmiştir.Karbonatlaşmış kireç örneklerin hidrolik özelliklerini belirlemek amacıyla TGA analizlerindeki ağırlık azalışları gözlenmiştir. 200-600 °C arasındaki ağırlık azalışı su kaybına bağlıyken 600 °C üzerindeki ağırlık azalışı ise karbon dioksit gazının açığa çıkmasıyla açıklanmaktadır.Kirecin kireç harçları üzerine ektisini görmek amacıyla, elde edilen farklı tip kireçlerden kireç harçları hazırlanmış ve hazırlanan kireç harçlarının mekanik özellikleri bir senelik karbonatlaşma süreci boyunca laboratuar ortamında yapılan testlerle belirlenmiştir. Harçların hazırlanmasında 1 ölçek kirece karşılık 3 ölçek mermer agregaları kullanılmıştır.Bu çalışmanın sonuçları, yüksek oranda diatom içeren kireç taşından elde edilen kirecin kalsiyum silikat oluşumuna bağlı olarak yüksek hidrolik özelliklere sahip olduğunu göstermektedir. Diğer örneklerden hazırlanan kireçler ise hidrolik özellikler taşımamaktadır. Bununla beraber, yüksek oranda diatom içeren kireç ile hazırlanan harçlar daha yüksek basınç mukavemetlerine sahiptir.Sonuçlar yüksek oranda kalsiyum silikat içeren hidrolik kireçlerin düşük sıcaklıklarda elde edilebileceğini göstermektedir. Bu sonuç diatom içeren kireç taşlarının yakılması sonucu hidrolik kireç elde edilebilmenin mümkün olduğunu kanıtlamaktadır.

In this study, characteristics of lime produced from some marbles and limestones were investigated in order to compare their effects on the lime mortars. For this purpose, limestones that contain low and high amounts of diatoms and marbles quarried from the city of Muğla and the Marmara island were selected as samples.The calcination temperatures of the stones were found to be around 800 °C by TGA analysis. Considering their calcination temperatures, they were heated to 850 °C in a laboratory furnace, then slaked and carbonated. Before and after these processes, mineralogical and chemical compositions, and microstructures of the products were investigated by XRD and SEM-EDS analysis.The hydraulic properties of carbonated limes were evaluated by determining weight loss at the temperatures between 200-600oC due to the loss of the structurally bound water of hydraulic products and weight loss at the temperatures over 600°C due to carbon dioxide released during the decomposition of calcium carbonates by TGA.The effects of limes on the properties of mortars were investigated by producing lime mortars and comparing their compressive strengths during one year carbonation in laboratory condition. Mortars were prepared with one part (in weight) of lime and three parts (in weight) of marble aggregates.The results of the study indicated that the lime produced from limestone containing high amounts of diatoms is highly hydraulic due to formation of calcium silicate whereas the others are non-hydraulic. The mortars prepared from lime containing high amounts of diatoms were found to be relatively high in compressive strength due to its hydraulicity.The results show that the production of hydaulic lime composed mainly of calcium silicate at a relatively low calcinations temperature (850 °C) is possible. Considering this result, it can be concluded that hydraulic lime could be produced by the calcining of limestone containing diatoms in historic kilns.