ライムモルタル

石灰モルタルは、石灰と砂などの骨材と水との混合物で構成されています。古代エジプト人は、石灰モルタルを最初に使用しました。約6,000年前、彼らはギザのピラミッドを漆喰で塗りました。さらに、エジプト人はまた、宗教的な寺院や家にさまざまな石灰を取り入れました。モヘンジョダロのように4,000年以上前の石灰モルタルで建てられたインドの伝統的な建造物は、今でもパキスタンのインダス渓谷文明の遺産です。これは、古代エジプトの建造物に一般的な粘土と石膏モルタルの大部分を置き換えたときに、古代ローマとギリシャでも使用されている最古の既知のモルタルの1つです。

19世紀にポートランドセメントが導入されたことにより、新しい建築物での石灰モルタルの使用は徐々に減少しました。これは主に、ポルトランドセメントの使いやすさ、素早い硬化、高い圧縮強度によるものです。しかし、石灰モルタルの柔らかくて多孔質の特性は、天然石やテラコッタなどのより柔らかい建築材料を扱う場合に特定の利点を提供します。このため、ポートランドセメントはレンガとコンクリートの新しい建設で一般的に使用され続けていますが、もともと石灰モルタルを使用して建てられたレンガと石造りの構造物の修理と修復では、ポートランドセメントの使用は推奨されていません。

何世紀にもわたってその永続的な有用性にもかかわらず、建材としての石灰モルタルの有効性は十分に理解されていません。昔からの慣行は、伝統、民間伝承、貿易知識に基づいており、膨大な数の古い建物が残っています。過去数十年の間にのみ、実証的試験により、その顕著な耐久性の科学的理解が得られました。

語源

ライムは、古英語LIM「スティッキー物質、黐、モルタル、セメント、グルテン」から来て、「中傷する」ラテン・リムス 「スライム、泥、泥」、およびlinereに関連しています。 モルタルは、セメントとの混合物であり、古フランス語モルティエ 「ビルダーのモルタル、石膏、ミキシングボウル」から来ている13世紀後半に、ラテンのmortarium「モルタル」。石灰は、物を一緒に保持するバインダーまたは接着剤であるセメントですが、 セメントは通常、 ポルトランドセメント専用です。

用途

現在、石灰モルタルは、もともと石灰モルタルを使用して建てられた建物の保全に主に使用されていますが、通常のポルトランドセメントの代替として使用される可能性があります。主に石灰（油圧または非油圧）、水、砂などの骨材でできています。ポートランドセメントは、硬く、柔軟性が低く、不浸透性であるため、石灰モルタルと適合しないことが証明されています。これらの品質は、柔らかい歴史的なレンガの早期劣化につながるため、従来の低温焼成石灰モルタルは、同様のタイプの既存のモルタルまたは歴史的に正しい方法を使用した建物の再建に使用することをお勧めします。過去には、石灰モルタルは現地で入手可能なあらゆる砂と現場で混合される傾向がありました。砂は石灰モルタルの色に影響を与えるため、ポインティングモルタルの色は地区ごとに劇的に異なります。

油圧および非油圧石灰

水硬性石灰は水和により固まるため、水中で固まります。非油圧式石灰は炭酸化によって固まるため、空気中の二酸化炭素にさらす必要があり、水面下や厚い壁の内側には固まりません。天然水硬性石灰（NHL）モルタルの場合、石灰は、十分な割合のシリカおよび/またはアルミナを自然に含む石灰岩から得られます。人工水硬性石灰は、燃焼プロセス中に特定の種類と量の添加剤を石灰源に導入するか、非水硬性石灰にポゾランを添加することにより製造されます。非油圧式石灰は、チョーク、石灰岩、カキ殻などの高純度の炭酸カルシウム源から生成されます。

非油圧式石灰

非油圧式石灰は、主に（一般に95％を超える）水酸化カルシウムCa（OH）2で構成されます。非油圧式石灰は、まず十分に純粋な炭酸カルシウムを954°〜1066°Cに加熱し、二酸化炭素を除去して生石灰（酸化カルシウム）を生成することにより生成されます。これは石灰kiで行われます。生石灰は、その後、 消し去られます：十分な水と十分に混合してスラリー（石灰パテ）を形成するか、水を少なくして乾燥粉末を生成します。この水和石灰（水酸化カルシウム）は、空気中の二酸化炭素と反応することで自然に炭酸カルシウムに戻ります。このプロセス全体が石灰サイクルと呼ばれます。

石灰パテの作成に関与するスレーキングプロセスは発熱反応であり、最初はクリーミーな粘稠度の液体を作成します。その後、環境条件に応じて2〜3か月間熟成させ、凝縮してライムパテに熟成する時間を確保します。

熟成した石灰パテはチキソトロピー性であり、石灰パテが攪拌されると、パテからより液体の状態に変化します。これは、乳鉢の取り扱いを容易にするため、乳鉢の使用に役立ちます。攪拌後に放置すると、石灰パテはゆっくりと濃厚な液体からパテ状態に戻ります。

カルシウムベースの石灰岩と同様に、炭酸マグネシウムマグネシウムをベースとするドロマイト石灰が生成されます。

石灰モルタルに関する混乱の頻繁な原因は、水硬性と水和という用語の類似性にあります。

消石灰は生石灰以外の石灰であり、水硬性（水中で硬化する）または非水硬性（水中で硬化しない）石灰を指します。
ライムのパテは常に非油圧式であり、水中に無期限に保管されます。名前が示すように、石灰パテは石灰と水だけで作られたパテの形をしています。

生石灰が過剰の水で消された場合、パテまたはスラリーが生成されます。適切な量の水を使用すると、乾燥した材料が得られます（過剰な水は加熱中に蒸気として逃げます）。これを粉砕して、消石灰粉末を作ります。

水和した非油圧石灰粉末を水と混合して、石灰パテを形成できます。使用する前に、パテは通常、二酸化炭素の不在下（通常は水面下）で熟成させます。パテはわずか24時間または何年も熟成させることができます。成熟時間が長くなると、パテの品質が向上します。長期間（12か月以上）熟成された石灰パテは硬くなり、作業が困難になるという議論があります。

乾燥水和石灰から形成されたパテの品質が、スレーキング時にパテとして生産されたものと比較して、いくつかの論争があります。後者の方が好ましいと一般に同意されています。水和石灰は、「脂肪質」ではない材料を生成し、多くの場合、長期にわたる不十分な貯蔵のために、水和石灰によって生成される石灰は、より長い炭酸化期間と低い圧縮強度を示します。

非水硬性石灰は硬化に時間がかかり、水硬性石灰よりも弱いため、固まるまで凍結させないでください。凝結プロセスは遅くなる可能性がありますが、ライムモルタルの乾燥時間は、良好な最終凝結を確保するために遅い速度で調整する必要があります。急速に乾燥した石灰モルタルは、しばしば収縮ひび割れを示す低強度で低品質の最終モルタルになります。実際には、ライムモルタルは、湿ったヘシアンシートで直接日光や風から保護されるか、乾燥速度を制御するために水を噴霧されます。しかし、それはまた、自由な石灰が水に溶けて、形成される小さな亀裂に再堆積する自己治癒（自己治癒）の品質を持っています。

オイスターシェルモルタル

メリーランド州とバージニア州の干潮地域では、植民地時代に生石灰を生産するためにカキの殻が使用されました。石灰の生産に使用される他の材料と同様に、カキの殻は燃やされます。これは、insteadの代わりに石灰岩で行うことができます。貝殻をレンガで燃やすことは、コロニアルウィリアムズバーグとフェリーファームのレクリエーションが推測と現場学習から発展しなければならなかったことです。彼らが作ったリックは、丸く設定された丸太で構成されており、丸太はゆっくりと燃え、木製の山に含まれているカキを灰の粉に変換します。フェリーファーム向けにリックがどのように構築されたかの説明ビデオは、ここにあります。焼けた殻は、その後、消して石灰パテに変えることができます。

カキの殻を使用したモルタルは、露出したモルタルジョイントに小さな破片が存在することで特定される場合があります。石積みの修復では、貝殻の一部が視聴者に本物の印象を与えるために誇張されることがあります。残念ながら、これらの現代的な試みには、必要以上の比率のポルトランドセメントが含まれていることがよくあります。これにより、モルタルジョイントがブリックエレメントよりも強い場合、ブリックに障害が発生する可能性があります。

油圧石灰

水硬性石灰は、水和と呼ばれる水との反応によって固まります。

外部または構造上の目的などで、より強力な石灰モルタルが必要な場合、ポゾランを追加できます。これにより、圧縮強度が向上し、風化による損傷から保護できます。ポゾランには、粉末レンガ、熱処理粘土、シリカフューム、フライアッシュ、火山性物質が含まれます。付与された化学セットは、非常に弱いものから、ポルトランドセメントとほぼ同じ強度のものまであります。

これは、ポゾランが油圧セットを作成するため、モルタルのより規制された設定時間を作成するのにも役立ちます。これは、時間スケールと最終的にコストを監視して維持する必要がある場合の修復プロジェクトに役立ちます。

水硬性石灰は、特性と製造の両方の観点から、非水硬性石灰とポルトランドセメントの中間と見なすことができます。使用される石灰岩には、十分な量の粘土および/またはシリカが含まれています。得られた製品にはケイ酸二カルシウムが含まれますが、ケイ酸三カルシウムではなくポルトランドセメントとは異なります。

それは、酸化カルシウムを水酸化カルシウムに変換するのに十分に削られますが、ケイ酸二カルシウムと反応するのに十分な水ではありません。水と組み合わせて水硬性石灰の硬化特性を提供するのは、このケイ酸二カルシウムです。

アルミニウムとマグネシウムも油圧セットを生成し、一部のポゾランにはこれらの要素が含まれています。

欧州規格EN459に規定されている、天然水硬性石灰には3つの強度グレードがあります。 NHL2、NHL3.5およびNHL5。数値は、28日間の最小圧縮強度をニュートン/平方ミリメートル（N / mm2）で表しています。たとえば、NHL 3.5の強度は、3.5 N / mm2（510 psi）から10 N / mm2（1,450 psi）の範囲です。これらは、弱水圧、中程度の水圧、非常に水圧の古い分類に似ており、異なるものの、一部の人々はそれらを互換的に参照し続けています。水硬性石灰モルタルの用語は、1830年代にフランスの熟練した土木技師であるルイヴィカットによって、旧式の水石灰システムから、わずかに、適度に、そして卓越して改良されました。 Vicatは、作品で橋や道路を建設する際の石灰モルタルの使用に関する研究に続いて、彼の作品を発表しました。フランスの会社Vicatは、現在でも天然セメントと石灰モルタルを製造しています。石灰モルタルの名前は非常に多様であり、ヨーロッパ大陸全体で矛盾しているため、再分類により石灰モルタルの理解と使用が大幅に改善されました。

混合

従来の石灰モルタルは、石灰パテと骨材（通常は砂）の組み合わせです。典型的な現代の石灰モルタルミックスは、1部の石灰パテと3部の洗浄済みの十分に等級付けされた鋭い砂です。他の材料は、砂の代わりに骨材として使用されています。理論は、砂の粒子の間の空の空間の空隙が砂の体積の1/3を占めるということです。石灰パテを1対3の比率で混合すると、これらの空隙を埋めてコンパクトなモルタルを作ります。歴史的建造物からのモルタルサンプルの分析は、通常、約1部の石灰と2部の骨材/砂の比率が高いことが一般的に使用されたことを示しています。従来の粗石膏ミックスには、木製のラスへの塗り付けや、モルタルが厚いコートで塗布されることが多い石壁などの不均一な表面へのベース（またはダビング）コートに重要な、収縮の補強と制御のために追加された馬毛もありました不規則な表面レベル。

石灰モルタルの収縮と亀裂が発生した場合、これは次のいずれかの結果である可能性があります。

砂の等級が不十分であるか、粒径が小さすぎる
モルタルの塗布が厚すぎる（厚いコートは収縮、ひび割れ、およびスランプの可能性を高めます）
素材からの吸引が多すぎる
モルタルを強制的に乾燥させる高い気温または直射日光
石灰モルタルミックスの高水分
低品質または未熟な石灰パテ

石灰モルタルと粉末石灰を混合する一般的な方法は次のとおりです。

材料、砂、石灰、水を集めます
砂と石灰の比率を測定します。たとえば、3バケツの砂と1バケツの石灰を3：1の比率で測定します。
すべての砂が石灰で覆われ、砂や石灰が見えないように、乾燥成分を完全に混ぜます。
乾燥成分の一部を、混合容器から取り出して予約します。予約量はさまざまですが、安全な開始点はバッチの約1/4です。これは後でミックスの乾燥度を微調整するために追加されます。
水を測定します。その量は、ミックスをどれだけ湿らせたいか、砂をどの程度湿らせ/湿らせるかに依存します。適切な出発点は、砂1ガロンあたり1クォートの水です。
乾燥成分に約2/3の水を加え、均一になるまで混ぜます。
あなたが好きなミックスを得るために予約された乾燥成分および/または残りの水を追加します。何がうまく機能するかを知るには時間がかかり、レシピは温度、湿度、砂の水分、レンガの種類、手元のタスクに応じて変化する可能性があります（レンガを敷くには濡れたミックスが必要ですが、ポインティングには乾燥したものが必要になる場合があります。
ミックスを作成中にテストするには、こてを使用するか、乳鉢を手で軽くたたいて表面にどれだけの水分と「クリーム」が来るかを確認します。
石灰乳鉢を使用する前に、レンガを完全に濡らしてください。古いレンガは非常に多孔質である可能性があり、4lbのレンガは1パイントの水を保持できます。レンガは飽和している必要がありますが、敷設またはポインティングの前に表面を乾かしてください。過剰な水は石灰を流し、縞を残すことがあります。

髪の強化

髪の強化は、石灰モルタルでは見られませんが、石灰プラスターでは一般的であり、多くの種類の髪やその他の有機繊維は、歴史的なプラスターで見られます。ただし、石灰の有機材料は、湿気の多い環境、特に湿気の多い外部レンダリングでは劣化します。この問題により、新しいライムレンダリングにポリプロピレン繊維が使用されるようになりました。

物性

石灰モルタルは、ポートランドセメントベースのモルタルほど圧縮強度は高くありませんが、どちらも非高層の国内不動産の建設には十分に強いです。
石灰モルタルは、石積みにポートランドセメントほど強く付着しません。これは、多くの場合にセメントを使用すると、最終的にセメントが寿命に達したときに一部の石材を引き離す、より柔らかいタイプの石材の利点です。モルタルは、レンガよりも弱い犠牲要素であるため、レンガの前に割れます。ひびの入ったモルタルをひび割れたレンガよりも交換する方が安価です。
割れた状態では、ポルトランドセメントが壊れますが、動きの量が少ない場合、石灰は多くの場合微小な亀裂を生じます。これらの微小亀裂は、「フリーライム」の作用により再結晶し、患部を効果的に自己修復します。
歴史的な建物は、比較的柔らかい石積みユニット（例：柔らかいレンガや多くの種類の石）で構築されることが多く、基礎の性質上、そのような建物の小さな動きは非常に一般的です。この動きは壁の最も弱い部分を壊し、ポートランドセメントモルタルでは通常これが石積みになります。石灰モルタルが使用される場合、石灰はより弱い要素であり、モルタルは石積みに優先して割れます。これにより、損傷がはるかに少なくなり、比較的簡単に修復できます。
石灰モルタルはセメントモルタルよりも多孔性が高く、壁の湿気を蒸発させる表面まで吸い上げます。したがって、水の塩分は石灰で結晶化し、石灰に損傷を与え、石積みを節約します。一方、セメントは柔らかいレンガよりも水分の蒸発が少ないため、湿った問題はレンガの表面で塩が形成され、剥がれ、その結果レンガが崩壊する可能性があります。この湿った蒸発能力は広く「通気性」と呼ばれています。
ライムモルタルは5°C（41°F）未満の温度で使用しないでください。設定に時間がかかるため、凍結から3か月間保護する必要があります。その速いセットのために、水硬性石灰は凍結温度が始まる前にそれほど多くの時間を必要としないかもしれません。

通常、壁に湿気があると、石灰モルタルの色が変わり、水分の存在を示します。この効果により、ライムウォッシュされた壁のまだら模様の外観が作成されます。壁内の水分レベルが変化すると、ライムウォッシュの色合いも変化します。ライムウォッシュの色が濃いほど、この効果はより顕著になります。

大量の混合石灰モルタルは、乾燥せずにしばらく固まりとして座ることができます（薄い地殻が得られる場合があります）。使用する準備ができたら、このしこりを再度混合（「ノックアップ」）してから使用することができます。従来、建設現場では、機械式ミキサーを使用する前に、石灰パテ（ピットで現場で削り取られたもの）が砂と混合されました。大きな穴）。その後、これは砂で覆われ、しばらく（数日から数週間）座ることができました。これは「バンキング」として知られるプロセスです。次に、この塊を再混合し、必要に応じて使用しました。このプロセスは、ポルトランドセメントでは行えません。

ポルトランドセメントと石灰

ポルトランドセメントと石灰の組み合わせは、石灰セメントカラムの確立または上部質量全体の安定化を通じて、地面の安定化と固化に使用されます。この方法では、振動、安定性、および安定性に関して強度が向上します。道路や鉄道などを建設する場合、この方法はより一般的で普及しています（中央オスロの女王エウフェミアス通り、TønsbergのE18など）。

保存の目的で、タイプNおよびタイプOの迫撃砲がよく使用されます。タイプNの迫撃砲は、1部のポートランド、1部のライム、6部の砂またはその他の骨材（1：1：6）です。タイプOモルタルは、1部のポートランド、2部のライム、9部の砂またはその他の骨材（1：2：9）です。ストレートライムモルタルにはポートランドがなく、1部のライムから3部の砂またはその他の骨材があります。硬化時間を短縮するためのセメントまたはその他のポゾランの添加は「ゲージング」と呼ばれます。ポートランド以外では、モルタルのゲージ化には灰とレンガの粉塵が使用されています。

歴史的な修復の目的、およびリポイントまたはレンガの交換を伴う修復作業では、石工は元のレンガとモルタルを発見し、同様の材料で修復する必要があります。国立公園局は、保存ブリーフ2を介して適切な石積みの再調整のガイダンスを提供します。一般に、ブリーフ2は、再調整を同様のまたはより弱いモルタルで行う必要があることを示唆しています。したがって、生石灰モルタルの接合部の種類を変更する必要があります。ポートランドセメントの人気のため、これはしばしばそうではありません。壁システムには、迫撃砲とレンガのバランスが必要です。これにより、迫撃砲をユニットの弱い部分にすることができます。モルタルがレンガよりも強い場合、壁の自然な動きが妨げられ、レンガの表面が劣化し始めます。これは、スポーリングと呼ばれるプロセスで、レンガの外面が劣化して剥がれ落ちたり、曲がったりすることがあります。粉に。石積みの壁を通る水の自然な動きもあります。強力なポートランドセメントミックスは、湿った場所から乾燥した場所への水の自由な流れを防ぎます。これにより、上昇する湿気が壁内に閉じ込められ、システム障害が発生する可能性があります。湿気が空気中に逃げられない場合、壁構造に損傷を与えます。壁の凍結は、剥離のもう1つの原因です。

20世紀以前の建造物の修復作業では、ポートランドに対する石灰と骨材の比率が高いはずです。これにより、モルタルの圧縮強度が低下しますが、壁システムの機能が向上します。石灰モルタルは、レンガから水を引き出すのに役立つ芯として機能します。これにより、古いブリックの剥離を防ぐことができます。レンガが現代的でより硬い要素である場合でも、石灰モルタルをより高い比率で再ポイントすると、上昇する湿気を減らすことができます。

すべての消費者が生石灰モルタルを使用することはお勧めできません。ミックスにポートランドが含まれていない場合、迫撃砲の設定に対する制御力が低下します。場合によっては、凍結融解サイクルでモルタルジョイントに破損が生じることがあります。また、生石灰モルタルは完全に硬化するのに長い時間がかかる可能性があるため、作業は、気象条件がモルタルの設定に適切に役立つ時期に実行する必要があります。これらの条件は、氷点下だけでなく、乾燥した季節でもあります。硬化が遅いモルタルを湿気から保護するために、シロキサンを表面に追加できます。歴史的な構造では、歴史的な構造に有害な影響を与える可能性があるため、これは議論の余地のある戦略かもしれません。

ポートランドの存在により、より安定した迫撃砲が可能になります。安定性と予測可能性により、特にモルタル壁全体が敷設されているアプリケーションでは、混合モルタルがより使いやすくなります。請負業者および設計者は、生石灰モルタルよりも圧縮強度が高いため、ポートランドを含むミックスを好む場合があります。多くのポートランドミックス前の建物はまだ残っており、元のモルタルを使用しているため、圧縮強度と使いやすさの主張は、現在の実践と古い技術の理解不足の結果である可能性があります。