Investigative methods for the characterisation of historic mortars—Part 2: Chemical characterisation: Fid-Bau Portal

Investigative methods for the characterisation of historic mortars—Part 2: Chemical characterisation

Middendorf, B. / Hughes, J. J. / Callebaut, K. / Baronio, G. / Papayianni, I.

Abstract In addition to the mineralogical characterisation of components of binder and aggregate in historic mortars, it is sometimes necessary to perform a chemical analysis on the materials in historic mortars. Acid dissolution/separation of binder from aggregate is the simplest method, and allows the determination of the chemical composition of the acid-soluble binder and, after separation, information on the mortar’s aggregate. It is limited, when aggregate is acid-soluble. A range of significant analysis can be made including for soluble silica that relates to hydrated calcium silicates in the binder, and thus the hydraulicity of the binder. Other wet chemical analyses can be performed on the acid filtrate for soluble oxides of Fe, Al, Ca, Mg, S, Na and K. There may also be a requirement for the identification of organic substances, pigments and salts within a historic mortar. Chemical analysis forms a 2nd part of a possible scheme of characterisation of historic mortars that is presented as a flowchart. Chemical analysis also satisfies requirements for information input to conservation, repair and restoration works on historic buildings for the choice of compatible replacement materials. Corroboration of evidence of identification and quantification for chemical composition is best supported by a combination of methods, including mineralogical analysis methods. All methods of characterisation require qualified and experienced people to carry out the analyses.

Résumé En plus de la caractérisation des composants de liants et granulats de mortiers historiques, il est parfois nécessaire de faire des analyses chimiques sur les matériaux de ces mortiers. La méthode la plus simple est la dissolution ou séparation par acides du liant attaché aux granulats; cette méthode permet de déterminer la composition chimique du liant soluble dans l’acide et, après séparation, fournit des informations sur le granulat du mortier. La méthode n’est pas applicable aux granulats solubles dans l’acide. Il est possible d’établir toute une gamme d’analyses significatives, parmi lesquelles la détermination de la silice soluble, qui fait partie des silicates hydratées de calcium du liant, et par conséquent, sur l’hydraulicité du liant. D’autres analyses chimiques peuvent être faites sur le filtrate acide par rapport aux oxydes solubles de Fe, Ca, S, Na et K. Une identification des substances organiques, des pigments et des sels dans un mortier historique peut être exigée. L’analyse chimique figure dans la seconde partie d’un schéma possible de caractérisation des mortiers historiques, qui est présenté sous forme d’organigramme. L’analyse chimique peut répondre à des besoins d’information pour le choix des matériaux de remplacement compatibles pour des travaux de conservation, de réparation et de restauration relatives aux constructions historiques. La corroboration des preuves d’identification et de quantification par rapport à la composition chimique est mieux soutenue par une combinaison de méthodes, incluant les méthodes d’analyses minéralogiques. Toutes les méthodes de caractérisation nécessitent du personnel qualifié et expérimenté pour exécuter les analyses.