KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Yenilikçi Mühendislik ve Doğa Bilimleri / 2026 / Volume: 6 Issue: 2

Doğal Hidrolik Kirecin İçeriğini Belirlemek İçin Yenilikçi Tekniklerin Geliştirilmesi

Development of novel experimental methods for the characterization of natural hydraulic lime

Nevin Karamahmut Mermer(Kalekim Construction Chemicals Co.)0000-0001-6645-4724
Sayfa
—
Yayın Tarihi
2026-07-30
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Yöntemin avantajları, sınırlamaları ve standartlaştırılma potansiyeli de tartışılarak, koruma uygulamalarında hidrolik kirecin güvenilir bir şekilde değerlendirilmesine yönelik pratik bir çerçeve sunulmaktadır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Hidrolik kireç, kültürel mirasın korunmasında kritik bir rol oynamaktadır; ancak güvenilir ve pratik karakterizasyon araçları halen sınırlıdır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu çalışmada, hidrolik bağlayıcıların sınıflandırılması ve kürlenme sürecindeki hidratasyon reaksiyonlarının izlenmesi amacıyla X-ışını kırınımı (XRD) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisini birleştiren bir yöntem geliştirilmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Yöntemin avantajları, sınırlamaları ve standartlaştırılma potansiyeli de tartışılarak, koruma uygulamalarında hidrolik kirecin güvenilir bir şekilde değerlendirilmesine yönelik pratik bir çerçeve sunulmaktadır.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:natural hydraulic lime · characterization · heritage

Özet

Hidrolik kireç, kültürel mirasın korunmasında kritik bir rol oynamaktadır; ancak güvenilir ve pratik karakterizasyon araçları halen sınırlıdır. Bu çalışmada, hidrolik bağlayıcıların sınıflandırılması ve kürlenme sürecindeki hidratasyon reaksiyonlarının izlenmesi amacıyla X-ışını kırınımı (XRD) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisini birleştiren bir yöntem geliştirilmiştir. Nicel faz analizi, hem kristalin hem de amorf bileşenlerin belirlenmesi için harici standartlar kullanılarak Rietveld iyileştirmesi ile gerçekleştirilmiştir. XRD ile tespit edilemeyen kalsiyum silikat hidrat (C–S–H) fazlarının oluşumu ise FTIR spektroskopisi ile doğrulanmıştır. Ticari ve simülasyon numuneleri genelinde, kürlenme sırasında quintinite fazının ortaya çıkması amorf katkıların tanımlanmasında ayırt edici bir gösterge olarak kullanılmış ve bu fazın şiddetinin, söz konusu bileşenlerin reaktivitesi ile ilişkili olduğu belirlenmiştir. Önerilen yaklaşım, doğal hidrolik kireç (NHL) ile hidrolik kireç veya çimento içeren malzemelerin birbirinden ayırt edilmesini mümkün kılmakta ve yedi günden daha kısa süre kürlenen numunelerde gözlenen erken yaş öğütme zorluklarına bir açıklama getirmektedir. Yöntemin avantajları, sınırlamaları ve standartlaştırılma potansiyeli de tartışılarak, koruma uygulamalarında hidrolik kirecin güvenilir bir şekilde değerlendirilmesine yönelik pratik bir çerçeve sunulmaktadır.

Abstract

Hydraulic lime is widely used in heritage conservation; yet the dependable characterization of its hydraulic properties and amorphous phase content is inadequately explored in the literature. This research develops a novel combined approach that integrates X-ray diffraction (XRD) and Fourier-transform infrared (FTIR) techniques for the categorization and hydration assessment of hydraulic lime systems. Quantitative phase analysis was performed via Rietveld refinement with external standards, facilitating the assessment of both crystalline and amorphous fractions. FTIR spectroscopy was utilized to identify calcium silicate hydrate (C–S–H) phases that are not discernible by XRD. The findings indicated that the development of quintinite during curing serves as a diagnostic indicator for amorphous additives, with its intensity closely correlating to the reactivity of these phases. The suggested method enables a clear differentiation between natural hydraulic lime and cement-containing materials, while also explaining early-age hydration behavior and related processing challenges. This method provides a reliable, reproducible, and potentially standardizable framework for the precise evaluation of hydraulic lime in conservation applications. The combined use of XRD and FTIR was specifically selected to overcome the limitations of individual techniques, particularly for the detection of amorphous and poorly crystalline hydration products.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Mermer, N. K. (2026). Doğal Hidrolik Kirecin İçeriğini Belirlemek İçin Yenilikçi Tekniklerin Geliştirilmesi. Yenilikçi Mühendislik ve Doğa Bilimleri, Volume: 6 Issue: 2. https://doi.org/10.61112/jiens.1852265

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (30)

  1. Callebaut K, Elsen J, Van Balen K, Viaene W (2001) Nineteenth century hydraulic restoration mortars in the Saint Michael’s Church (Leuven, Belgium): Natural hydraulic lime or cement?. Cem Concr Res 31:397–403. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00499-3
  2. Hewlett PC, Liska M (2019) Lea's Chemistry of Cement and Concrete, 5th edn. Butterworth-Heinemann, Oxford, pp 3–26.
  3. Cizer Ö, Van Balen K, Van Gemert D (2010) Competition between hydration and carbonation in hydraulic lime and lime-pozzolana mortars. Adv Mater Res 133–134:241–246. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.133-134.241
  4. Erdoğan TY (2004) Sorular ve Yanıtlarıyla Beton Malzemeleri: Çimentolar, Agregalar, Su. Türkiye Hazır Beton Birliği- ODTÜ İnşaat, Ankara.
  5. Zhang D, Zhao J, Wang D, Xu C, Zhai M, Ma X (2018) Comparative study on the properties of three hydraulic lime mortar systems: Natural hydraulic lime mortar, cement-aerial lime-based mortar and slag-aerial lime-based mortar. Constr Build Mater 186:42–52. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.07.053
  6. Jansen D, Stabler C, Goetz-Neunhoeffer F, Dittrich S, Neubauer J (2011) Does Ordinary Portland Cement contain amorphous phase? A quantitative study using an external standard method. Powder Diffr 26:33–38. https://doi.org/10.1154/1.3549186
  7. Accardo G, Cioffi R, Colangelo F, D'Angelo R, De Stefano L, Paglietti F (2014) Diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy for the determination of asbestos species in bulk building materials. Materials (Basel) 7:457–470. https://doi.org/10.3390/ma7010457
  8. Le Saoût G, Kocaba V, Scrivener K (2011) Application of the Rietveld method to the analysis of anhydrous cement. Cem Concr Res 41:133–148. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.10.003
  9. Riello P (2004) Quantitative analysis of amorphous fraction in the study of the microstructure of semi-crystalline materials. In: Mittemeijer EJ, Scardi P (eds) Diffraction Analysis of the Microstructure of Materials. Springer Series in Materials Science, vol 68. Springer, Berlin, Heidelberg, pp 167–184. https://doi.org/10.1007/978-3-662-06723-9_7
  10. Yongtie C, Wenming Y, Zhimin Z, Guang Z, Boon SK, Subbaiah P (2019) Quantification of amorphous content on combustion by-products. International Conference on Applied Energy, Västerås, Sweden, Aug. 12–15.
  11. Maravelaki-Kalaitzaki P, Bakolas A, Karatasios I, Kilikoglou V (2005) Hydraulic lime mortars for the restoration of historic masonry in Crete. Cem Concr Res 35:1577–1586. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.09.001
  12. Bras A, Henriques FMA (2012) Natural hydraulic lime-based grouts - The selection of grout injection parameters for masonry consolidation. Constr Build Mater 26:135–144. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.05.012
  13. Drouet E, Poyet S, Le Bescop P, Torrenti JM, Bourbon X (2019) Carbonation of hardened cement pastes: Influence of temperature. Cem Concr Res 115:445–459. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.09.019
  14. Aranda MAG, De La Torre ÁG, León-Reina L (2012) Rietveld quantitative phase analysis of OPC clinkers, cements and hydration products. Rev Mineral Geochem 74:169–209. https://doi.org/10.2138/rmg.2012.74.5
  15. Gualtieri AF, Viani A, Montanari C (2006) Quantitative phase analysis of hydraulic limes using the Rietveld method. Cem Concr Res 36:401–406. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2005.02.001
  16. Lassinantti Gualtieri M, Romagnoli M, Miselli P, Cannio M, Gualtieri AF (2012) Full quantitative phase analysis of hydrated lime using the Rietveld method. Cem Concr Res 42:1273–1279. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2012.05.016
  17. Apostolaki C, Markopoulos T, Perdikatsis V, Agioutantis Z (2009) An investigation of the hydration and carbonation mechanisms of natural hydraulic limes. 3rd AMIREG International Conference: Assessing the Footprint of Resource Utilization and Hazardous Waste Management, Athens, Greece, Sep. 7–9.
  18. Mertens G, Madau P, Durinck D, Blanpain B, Elsen J (2007) Quantitative mineralogical analysis of hydraulic limes by X-ray diffraction. Cem Concr Res 37:1524–1530. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.08.002
  19. Shanahan N, Zayed A (2007) Cement composition and sulfate attack. Part I. Cem Concr Res 37:618–623. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2006.12.004
  20. García-Maté M, Santacruz I, Cuesta A, León-Reina L, Aranda MAG, Baco I, Morin V, Gartner EM (2015) Amorphous determination in calcium sulfoaluminate materials by external and internal methods. Adv Cem Res 27(7):417–423. https://doi.org/10.1680/adcr.14.00094
  21. Qoku E, Bier TA, Westphal T (2017) Phase assemblage in ettringite-forming cement pastes: A X-ray diffraction and thermal analysis characterization. J Build Eng 12:37–50. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2017.05.005
  22. Stetsko YP, Shanahan N, Deford H, Zayed A (2017) Quantification of supplementary cementitious content in blended Portland cement using an iterative Rietveld-PONKCS technique. J Appl Crystallogr 50:498–507. https://doi.org/10.1107/S1600576717002965
  23. Naber C, Stegmeyer S, Jansen D, Goetz-Neunhoeffer F, Neubauer J (2019) The PONKCS method applied for time resolved XRD quantification of supplementary cementitious material reactivity in hydrating mixtures with ordinary Portland cement. Constr Build Mater 214:449–457. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.157
  24. Madsen IC, Scarlett NVY, Kern A (2011) Description and survey of methodologies for the determination of amorphous content via X-ray powder diffraction. Z Kristallogr.-Cryst Mater 226:944–955. https://doi.org/10.1524/zkri.2011.1437
  25. Suherman PM, van Riessen A, O’Connor B, Li D, Bolton D, Fairhurst H (2002) Determination of amorphous phase levels in Portland cement clinker. Powder Diffr 17:178–185. https://doi.org/10.1154/1.1471518
  26. Higl J, Hinder D, Rathgeber C, Ramming B, Lindén M (2021) Detailed in situ ATR-FTIR spectroscopy study of the early stages of C-S-H formation during hydration of monoclinic C3S. Cem Concr Res 142:106367. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2021.106367
  27. Grilo J, Santos Silva A, Faria P, Gameiro A, Veiga R, Velosa A (2014) Mechanical and mineralogical properties of natural hydraulic lime-metakaolin mortars in different curing conditions. Constr Build Mater 51:287–294. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.10.045
  28. Grilo J, Faria P, Veiga R, Santos Silva A, Silva V, Velosa A (2014) New natural hydraulic lime mortars - Physical and microstructural properties in different curing conditions. Constr Build Mater 54:378–384. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.078
  29. Theiss F, López A, Frost RL, Scholz R (2015) Spectroscopic characterisation of the LDH mineral quintinite Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O. Spectrochim Acta Part A 150:758–764. https://doi.org/10.1016/j.saa.2015.06.002
  30. Hanley R, Pavía S (2008) A study of the workability of natural hydraulic lime mortars and its influence on strength. Mater Struct 41:373–381. https://doi.org/10.1617/s11527-007-9250-0