Production of alcohol dispersion containing calcium hydroxide and magnesium hydroxide nanoparticles for dolomite formation and consolidation

Dolomit taşı (CaMg(CO3)2 – kalsiyum magnezyum karbonat), antik dönemlerden beri birçok tarihi yapının yapımında yaygın olarak kullanılan önemli bir yapı taşıdır. Bu yapılar zamanla bozulma sorunları gösterebilir ve korunmaya ihtiyaç duyarlar. Dolomit taşının korunmasında, taşın bünyesine uygun olmayan malzemeler ve kimyasallar ile yapılan sağlamlaştırma işlemlerinin özgün taşa zarar verdiği bilindiğinden, taşın yapısı ile uyumlu bir sağlamlaştırma malzemesinin kullanılması gereği şarttır. Bu çalışmada, yıpranmış dolomit taşının bozulmuş kısımlarında yine dolomit sentezleyerek sağlamlaştırılması hedeflenmiştir. Bunun için, taşın kendisinden üretilmiş Ca(OH)2 ve Mg(OH)2 nanotaneli alkol dispersiyonu hazırlanmıştır. Bu dispersiyon, desikatör içerisinde CO2 ile reaksiyona sokularak karbonatlaşma işleminin gerçekleşmesi sağlanmıştır. Taşa uygulama yapmadan önce, karbonatlaşma işlemi petri kaplarında izlenmiştir. Karbonatlaşma işleminin, desikatördeki bağıl nem ve CO2 kısmi basıncından ve dispersiyonun Mg:Ca oranından etkilendiği görülmüştür. En etkili dolomit oluşumu, Ca(OH)2 ve Mg(OH)2 nanotanelerinin, yüksek bağıl nem (90-95%) ve yüksek CO2 kısmi basıncı (pCO2~0.4 atm) altında, Mg:Ca oranının yaklaşık 1 olduğu etil alkol dispersiyonunda karbonatlaşması ile sağlanmıştır. Dolomitleşme için desikatörde oluşan systemin en az 10 gün rahatsız edilmemesi gereklidir. Petri kabında oluşan ürünler XRD, FTIR ve SEM ile takip edilmiştir. Daha sonra Ca(OH)2 ve Mg(OH)2 nanotaneli alkol dispersiyonu yıpranmış dolomit taşının içine nüfuz ettirilerek, yüksek bağıl nem ve yüksek CO2 basıncı altındaki desikatöre konmuş ve solüsyonun taşın içinde karbonatlaşması sağlanmıştır. Karbonatlaşma işlemi sonucunda, 100-200 nm boyutunda dolomit agregalarının taşın içerisinde oluştuğu SEM ile gözlemlenmiştir. Yıpranmış taşın ortalama ultrasonik hızı yaklaşık 1844 m/s 'den 2158 m/s'ye yükselmiştir. Bunlara ek olarak, oluşan karbonatlaşma ürünlerinin, yani dolomitin, iki kırık parçayı bir arada tutabilecek kadar güçlü yapıştırma özelliği olduğu görülmüştür. Dolomit taşının kendisinden başlayarak bu özgün sağlamlaştırma malzemesinin üretilebilmesinin, sağlamlaştırma uygulamasının tariflenebilmesinin ve laboratuvar ortamında dolomit sentezinin başarılmasının, taş koruma uygulamalarına büyük katkı sağlaması beklenmektedir