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Quantifying the Influence of Halite and Sylvite Crystallization on Capillary Water Absorption Coefficient of Sandstone

2011; Routledge; Volume: 50; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1179/019713611804488955

1945-2330

Mustafa Al-Naddaf,

Conservation Techniques and Studies

AbstractAbstractThis study aims to investigate the relationship between two important deterioration factors in porous building materials: the capillary water absorption coefficient, or W-value, and the soluble salt content. Capillary water absorption contributes to the decay of porous stones through transporting water and dissolved salts. On the other hand, high capillary absorption may be beneficial in that consolidants may penetrate deeper into the stone. Therefore, it is important to understand capillary fluid movement and factors related to it. Using 10 sandstone drill-core samples, pure water penetration was measured for saltfree samples and for samples containing soluble salt of known amount and composition. The mineralogical composition and physical properties of the stone were determined after desalination. The W-value of the samples was determined before and after they were impregnated with measured amounts of NaCl and KCl. The results show that the W-value decreased due to NaCl and KCl crystallization in the pores of sandstone, and increased after removing the introduced salts. This result suggests that the soluble salt content can affect the movement of water in the capillary network of the stone. The decrease of the W-value of a salt-contaminated stone sample after treatment thus may not be a reliable performance indicator for the material used for water repellancy and consolidation.TÍTULO—Determinando a influência da cristalização de halita e de silvita no coeficiente de absorção capilar de água do arenitoRESUMO—Este estudo objetiva investigar a relação entre dois importantes fatores de deterioração em materiais de construção porosos: o coeficiente de absorção capilar de água, ou valor W, e o teor de sal solúvel. A absorção capilar de água contribui para a deterioração de pedras porosas através do transporte de água e de sais dissolvidos. Por outro lado, a alta absorção capilar pode ser benéfica na medida em que os consolidantes podem penetrar mais profundamente na pedra. Portanto, é importante compreender o movimento fluido capilar e os fatores a ele relacionados. Usando 10 amostras de furo de sondagem de arenito, a penetração de água pura foi medida para as amostras sem sal e para as amostras contendo sais solúveis de quantidade e composição conhecidas. A composição mineralógica e as propriedades físicas da pedra foram determinadas depois da dessalinização. O valor W das amostras foi determinado antes e depois de terem sido impregnadas com quantidades medidas de NaCL e KCl. Os resultados mostraram que o valor W decresceu devido à cristalização do NaCl e do KCl nos poros do arenito, e aumentou depois da remoção dos sais introduzidos. Esse resultado sugere que o teor de sal solúvel pode afetar o movimento da água na rede de capilares da pedra. A diminuição do valor W de uma amostra de pedra contaminada com sal após o tratamento, portanto, pode não ser um indicador de desempenho confiável para o material usado para a repelência de água e consolidação.This study aims to investigate the relationship between two important deterioration factors in porous building materials: the capillary water absorption coefficient, or W-value, and the soluble salt content. Capillary water absorption contributes to the decay of porous stones through transporting water and dissolved salts. On the other hand, high capillary absorption may be beneficial in that consolidants may penetrate deeper into the stone. Therefore, it is important to understand capillary fluid movement and factors related to it. Using 10 sandstone drill-core samples, pure water penetration was measured for saltfree samples and for samples containing soluble salt of known amount and composition. The mineralogical composition and physical properties of the stone were determined after desalination. The W-value of the samples was determined before and after they were impregnated with measured amounts of NaCl and KCl. The results show that the W-value decreased due to NaCl and KCl crystallization in the pores of sandstone, and increased after removing the introduced salts. This result suggests that the soluble salt content can affect the movement of water in the capillary network of the stone. The decrease of the W-value of a salt-contaminated stone sample after treatment thus may not be a reliable performance indicator for the material used for water repellancy and consolidation.TITRE—Mesure de l'influence de la cristallisation de l'halite et de la sylvite (sylvine) sur le coefficient d'absorption capillaire d'eau du grès.RÉSUMÉ— Cette étude vise à étudier le rapport entre deux facteurs de détérioration importants qui affectent les matériaux de construction poreux: le coefficient d'absorption capillaire d'eau (W) et la teneur en sels solubles. L'absorption capillaire d'eau contribue à l'affaiblissement des pierres poreuses en transportant l'eau et les sels dissous. Cependant, une absorption capillaire élevée peut être salutaire du fait que les consolidants peuvent pénétrer plus profondément dans la pierre. Par conséquent, il est important de comprendre le mouvement capillaire et les facteurs qui lui sont liés. Utilisant dix échantillons de carottes de forage de grès, on a mesuré la pénétration de l'eau pure dans les échantillons sans sel et dans ceux contenant des sels solubles dont la quantité et la composition étaient connues. La composition minéralogique et les propriétés physiques de la pierre ont été déterminées après dessalement. La valeur W des échantillons fut déterminée avant et après qu'ils furent imbibés de quantités connues d'halite (NaCl) et de sylvite (KCl). Les résultats indiquèrent que la valeur W avait diminué en raison de la cristallisation du NaCl et du KCl dans les pores du grès, mais qu'elle avait augmenté après qu'on ait enlevé les sels qui avaient été introduits. Ces résultats suggèrent que la teneur en sels solubles de la pierre peut affecter le mouvement de l'eau dans le réseau capillaire. Ainsi, la diminution de la valeur W après un traitement d'imperméabilisation et de consolidation d'un échantillon de pierre contaminé par des sels peut ne pas être un indicateur fiable d'efficacité des matériaux employés pour imperméabiliser et consolider cette pierre.TITULO—Cuantificación de la influencia de la cristalizacion de halita y silvita en el coeficiente de absorción de agua por capilaridad de la piedra areniscaRESUMEN—El objetivo de este estudio es investigar la relación que hay entre dos factores de deterioro en los materiales porosos de construcción: el coeficiente de absorción de agua por capilaridad, o valor-W, y el contenido de sales solubles. La absorción del agua por capilaridad contribuye al deterioro de las piedras porosas al transportar agua y sales solubles. Por otra parte, una alta absorción por capilaridad podría ser beneficiosa ya que los consolidantes podrían penetrar más profundamente en la piedra. Por lo tanto, es importante entender el movimiento de fluidos por capilaridad y los factores relacionados con esto. Usando 10 muestras perforadas del núcleo de la piedra arenisca, se midió la penetración de agua pura en muestras libres de sales y en muestras que contenían sales solubles de cantidad y composición conocidas. La composición mineralógica y las propiedades físicas de la piedra fueron determinadas después de la desalinización. El valor-W de las muestras se determinó antes y después de que éstas fueran impregnadas con cantidades medidas de NaCl y de KCl. Los resultados muestran que el valor-W disminuyó debido a la cristalización del NaCl y del KCl en los poros de la piedra arenisca, y aumentaron después de remover las sales introducidas. Este resultado sugiere que el contenido de sales solubles puede afectar el movimiento de agua en la red capilar de la piedra. Por consecuencia, la disminución del valor-W después de tratar una muestra de piedra contaminada con sal no sería un indicador confiable del rendimiento del material usado para repelencia al agua y consolidación.