capÍtulo 3. estudio experimental comportamiento de...
TRANSCRIPT
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
55
CAPÍTULO 3. ESTUDIO EXPERIMENTAL
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN
PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES
HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
56
Índice
3.1 Introducción 57
3.1.1 Estudios previos 58
3.1.2 Propuesta y evaluación de tratamientos 60
3.1.3 Programa de seguimiento 60
3.2 Materiales pétreos objeto de estudio 61
3.2.1 Piedra de Sierra Elvira 61
3.2.2 Piedra de Estepa 64
3.3 Productos hidrófugos 66
3.3.1 Tecnadis PRS EFFECT 68
3.3.2 Impermeabilizante invisible H30 69
3.4 Metodología de ensayos realizados en el laboratorio 71
3.4.1 Ensayo de color 72
3.4.2 Ensayo de velocidad de ultrasonido 76
3.4.3 Impregnación de producto hidrófugo 78
3.4.4 Ensayo de choque térmico 79
3.4.5 Ensayo de absorción de agua por capilaridad 80
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
57
3.1 Introducción
Durante las últimas décadas y en especial a finales de los ochenta y
primeros de los noventa, la especialización profesional en el campo del
mantenimiento y conservación de los edificios y monumentos se ha
desarrollado de una manera clara y progresiva.
Los edificios y monumentos, como cualquier otro activo, necesitan
durante su vida de atenciones y cuidados específicos, pues es la mejor manera
de conseguir una revalorización continuada y un aumento de la vida útil de
estos.
Hasta hace poco tiempo, los edificios y monumentos en general, se han
conservado aplicando únicamente técnicas curativas o correctivas, reparando
los desperfectos una vez producidos, con importantes costes debido a los
daños colaterales.
Posteriormente se fueron aplicando medidas preventivas, que han
tratado de minimizar los imprevistos en todos los aspectos. No obstante, el
mantenimiento preventivo conlleva ciertos inconvenientes, como las revisiones
periódicas que pueden encarecerlo.
Los criterios preventivos han sido mejorados con otros de tipo predictivo,
los cuales miden una serie de parámetros cuya evolución va ligada al desgaste
del edificio o monumento tales como niveles de vibraciones, de temperatura, de
presión, de carga, etc. Cuando las medidas de estos niveles sobrepasen los
límites aconsejables habrá llegado el momento de acometer la revisión y
posible sustitución de piezas cuya vida efectiva haya terminado.
Todo proyecto de restauración debe contener la metodología de las
actuaciones que vayan a realizarse sobre el monumento con respecto a su
conservación. Las improvisaciones que puedan surgir durante el transcurso de
la obra deben quedar reducidas al mínimo y, en cualquier caso, han de
plasmarse en un informe final. En este informe deberá haber al menos tres
apartados claves:
Estudios previos
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
58
Propuesta y evaluación de tratamientos
Programa de seguimiento
A continuación se detallará en qué consiste cada uno de estos
apartados:
3.1.1 Estudios previos
Las actuaciones que se propongan en el proyecto serán las dictadas por
los resultados obtenidos en la etapa de estudios previos, cuya primera fase
sería la de diagnóstico. En ella se realiza la investigación de los factores de
alteración, agentes causantes de los mecanismos que han provocado una
transformación en las propiedades de la piedra, lo que se manifiesta como
indicadores de alteración. Esta fase es de gran valor a la hora de orientar la
selección de los tratamientos más adecuados y de definir los ensayos que
deben realizarse para evaluar el comportamiento del material después de ser
tratado.
La segunda parte se centra en la propuesta de medidas correctoras,
estudiando el efecto inhibidor que los posibles tratamientos puedan ejercer
sobre las causas de deterioro. El examen y descripción de las alteraciones
debe comprender una observación detallada del edificio; se han de extraer
todos los conocimientos posibles acerca de los materiales que se han
empleado en su construcción. Esto se realiza a través del estudio de los
archivos del propio monumento, de los ayuntamientos, de arquitectos que han
intervenido, fondos fotográficos, trabajos de investigación anteriores, canteras
de origen, restauraciones, etc. Además debe incluir un inventario de los tipos
de piedra utilizados y el historial de tratamientos a los que ha sido sometido.
Para determinar los factores de alteración es necesario conocer la
naturaleza de la piedra y el medio en el que se encuentra. Los factores de
alteración (tal y como se explicaron en el capítulo 1 del presente proyecto)
pueden ser intrínsecos y/o extrínsecos. Los factores intrínsecos dependen
únicamente de las propiedades del material, que son las siguientes:
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
59
Composición química.
Composición mineralógica.
Características petrográficas.
Propiedades físicas, hídricas y mecánicas.
Los factores extrínsecos son:
Climatología.
Medio ambiente.
Agentes biológicos.
Otros (labrado de piedra, forma de colocación en la obra, cargas que
recibe, etc.)
El paso siguiente a la determinación de los factores de alteración es el
estudio de los mecanismos de alteración que se producen en cada material.
Estos se investigan a través de ensayos en los que las piedras son sometidas,
de forma controlada, a factores de alteración.
Se entiende por mecanismo de alteración los procesos que se originan
en la piedra cuando sobre ella actúan los factores de alteración y que conducen
a cambios en sus propiedades o indicadores de alteración. Los principales
mecanismos de alteración son:
Abrasión externa.
Cambio de volumen de piedra.
Cambio de volumen de capilares y poros.
Disolución de la piedra.
Cambio en la composición química de la piedra.
Actividad biológica.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
60
3.1.2 Propuesta y evaluación de tratamientos
La segunda fase en el informe final es la propuesta y evaluación de
tratamientos. Una vez determinados los mecanismos de alteración se está en
condiciones de realizar una propuesta de tratamientos que se consideren
adecuados, los cuales deberán ser estudiados a su vez antes de su aplicación
al monumento. Los tratamientos se centran en intentar devolver a los
materiales sus características originales y protegerlos del efecto de los agentes
de deterioro.
Para ello se debe eliminar toda materia extraña a la piedra y reintegrarle
sus propiedades. Así, el tratamiento se descompone en las siguientes etapas:
Limpieza: eliminar el material depositado y el procedente de
transformaciones químicas.
Eliminación de organismos: uso de biocidas.
Consolidación: devolver la cohesión a la piedra.
Hidrofugación: impedir la entrada de agua líquida en la piedra.
3.1.3 Programa de seguimiento
Como última fase del informe se debe tener previsto un programa de
seguimiento general del edificio y, específicamente, del comportamiento de los
materiales tras la intervención. El programa de seguimiento se basa en
inspecciones periódicas del edificio, realizando algunas determinaciones “in
situ” que permitan cuantificar el estado de los materiales tratados con objeto de
corregir las alteraciones que se vayan produciendo en las etapas iniciales,
además de proporcionar información para futuras intervenciones en el mismo
edificio o en otros de características y condiciones similares.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
61
3.2 Materiales pétreos objeto de estudio
Como ya se mencionó en el capítulo 1, en este proyecto se ha trabajado
con dos piedras de diferente naturaleza, una procedente de Sierra Elvira y otra
de Estepa.
3.2.1 Piedra de Sierra Elvira
La piedra de Sierra Elvira (Granada) se utiliza principalmente en
construcción. Esta se explota en las canteras de la sierra, de la que adopta su
nombre. La extracción se realiza mediante voladura controlada favorecida por
el ángulo de buzamiento. En cuanto al aspecto geológico, esta roca no es
mármol sino caliza, pues no ha sufrido metamorfismo; no obstante, en la
industria de la piedra natural, a la hora de clasificar las rocas se simplifican y
esta clase de rocas (rocas carbonatadas) van dentro del grupo de mármoles.
De ahí que esta piedra natural se comercialice con el nombre de mármol de
Sierra Elvira.
Sierra Elvira
Existen varios tipos de mármoles de Sierra Elvira, pero el más explotado
y utilizado en este proyecto es una caliza de crinoides, ya que sus
características son adecuadas para la construcción. Es una material resistente
a la compresión, al impacto, al desgaste y su degradación química es escasa.
Esta roca de crinoides es una roca de carbonato cálcico (CaCO3) compuesta
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
62
por artejos de crinoides, restos de seres vivos que vivieron en la zona hace
ciento noventa millones de año.
Son muy numerosos los edificios de Granada en los que se ha empleado
este tipo de piedra caliza. Los más relevantes son el Hospital Real, el Palacio
de Carlos V en La Alhambra, la Real Cancillería, la Catedral, las iglesias de
Nuestra Señora de las Angustias, San Juan de Dios, San Justo y Pastor, etc.
Como se puede observar, el mármol de Sierra Elvira ha sido de gran
importancia en el patrimonio de la ciudad de Granada, convirtiéndose en un
elemento muy representativo de la arquitectura histórica y contemporánea.
Hospital Real
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
63
Palacio de Carlos V en la Alhambra
Real Cancillería
Catedral de Granada
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
64
3.2.2 Piedra de Estepa
La piedra de Estepa ha sido utilizada desde hace siglos como material
para la construcción. Son numerosos los edificios y esculturas que conforman
nuestro patrimonio arquitectónico en los que se ha empleado la piedra de
Estepa como en las bóvedas de la catedral de Cádiz y en el Ángel de la
Victoria y remates de la fachada principal de la Universidad de Sevilla.
Catedral de Cádiz
Fachada principal de la Universidad de Sevilla
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
65
El componente mayoritario de las piedras de Estepa es la calcita, siendo
este un 99% de su composición. El resto se compone de SiO2 y trazas
minoritarias no siendo significativas para la composición de la piedra.
Sin embargo, el estudio petrográfico permite diferenciar cinco grupos en
función de la textura y microfauna presente:
Calizas micríticas que a veces pueden ser biomicríticas o peletoidales.
Calizas oncolíticas de grano fino. En función de la naturaleza del
cemento se subdividen en oncoesparitas y oncomicritas.
Calizas oncolíticas de grano grueso (oncoides > 1-2 mm). Se clasifican
según el cemento en oncoesparitas y oncomicroesparitas. También se
diferencian las calizas oncoesparíticas con intraclastos cuando las rocas
presentan elementos texturales (oncoides, granos agregados, cortoides,
pisoides, etc.) muy heterométricos y de aspecto brechoide.
Calizas ooesparíticas constituidas básicamente poroides simples y/o
compuestos, homométricos y de pequeño tamaño.
Calizas intraesparíticas que presentan un marcado carácter detrítico con
numerosos intraclastos de rocas calcáreas oncolíticas, oolíticas,
micríticas y microesparíticas.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
66
3.3 Productos hidrófugos
Durante el presente proyecto se tratarán los productos hidrófugos como
tema principal para la conservación de obras arquitectónicas. El aislamiento
hidrófugo actúa como barrera contra la humedad para evitar su ingreso o
filtración en la piedra.
Gran parte de los desperfectos producidos en las construcciones tienen
su origen en la acción nociva de la humedad. Cuando esta ingresa en el interior
de la piedra puede provocar no solo alteraciones químicas sino también físicas.
Los materiales usados como revestimientos hidrófugos se denominan
hidrofugantes o impermeabilizantes y su composición química varía según el
fabricante.
Se diferenciarán dos tipos de productos hidrófugos según la tecnología
en la cual estén basados. Por una parte, se encuentran los productos basados
en tecnologías puramente químicas, cuya base química se compone de silanos
y/o siloxanos en disolventes orgánicos. Por otra parte, están aquellos productos
basados en la nanotecnología, los cuales se describirán más detenidamente,
pues hoy en día es una de las especialidades que más ha avanzado en su
desarrollo.
El poder de alcance de la nanotecnología ha llegado a sectores tan
diversos que abarcan desde la medicina hasta la industria, siendo la
nanotecnología responsable de nuevos y exitosos logros a nivel científico.
Un nanomaterial se define como aquel material que posee unas
características estructurales donde, al menos, una de sus dimensiones está en
el intervalo de 1-100 nanómetros (un nanómetro es la millonésima parte de un
milímetro). Una partícula de tamaño nanométrico provee un área específica
superficial mayor para la colisión molecular y, por tanto, incrementa su
velocidad de reacción. Esta distinción física permite obtener propiedades y
características nuevas, singulares, que nunca han sido vistas en los materiales
comunes. Lo interesante a nivel nanométrico es que gran parte de los
fenómenos físicos suceden en intervalos de longitudes de onda a esa escala,
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
67
afectando a propiedades tan diversas como el magnetismo, el color o la
conductividad de los materiales.
Numerosas son las aplicaciones que pueden tener los nanoproductos.
Centrándonos en las nanopartículas con propiedades hidrofugantes, uno de los
aspectos de interés en conservación de los geomateriales es el de proteger las
superficies de la acción hídrica, por lo que se ha profundizado en la utilización
de nanopartículas con propiedades hidrofugantes o hidrorrepelentes. Dentro de
este tipo de nanoproductos se han aplicado recubrimientos basados en
nanopartículas de sílice y polímeros sobre superficies de mármoles que,
además de proteger de la acción del agua, modifican la rugosidad del material
deteriorado.
Sin embargo, no todos los tratamientos con compuestos orgánicos
utilizados como hidrófobos han resultado exitosos. La mezcla de productos
comerciales orgánicos basados en tecnologías puramente químicas, como
pueden ser siloxanos, pueden producir modificaciones en el color, y por tanto,
daños estéticos en las superficies de mármol.
Recientemente se han realizado ensayos en morteros de cal y
puzolanas agregando nanopartículas de sílice con el fin de evaluar cambios en
la capilaridad del material. La acción de las nanopartículas proporciona una
protección superficial, con lo que se consigue mejorar las propiedades
hidrofugantes de los materiales.
Para solucionar los problemas mencionados, la empresa española
TECNAN ha desarrollado el producto comercial Tecnadis PRS basado en
nanopartículas de óxidos (se utilizará en el presente proyecto). Los fabricantes
indican que presenta una alta capacidad de hidrofugación/repelencia al agua y
que se puede aplicar sobre sustratos porosos, como piedra natural, ladrillo,
teja, hormigón, madera, etc. El tratamiento es superficial y está recomendado
en fachadas, superficies verticales o inclinadas.
Presenta la gran ventaja frente a hidrofugantes tradicionales basados en
siloxanos, polisiloxanos o siliconas que no forma ninguna película o barrera
sobre el sustrato, permitiendo así la total transpirabilidad del material a la vez
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
68
que impide que penetre el agua en su interior (por el efecto de la lluvia,
salpicaduras, etc.) evitando problemas de humedades y condensaciones.
Además, no reacciona con el material sobre el que se aplica, ni cambia
su color original ni su textura. Debido a su composición, las gotas resbalan
sobre la superficie con mucha facilidad, arrastrando a su vez el polvo o restos
de suciedad que puedan estar presentes sobre la misma, permitiendo tener
limpia la superficie durante mucho más tiempo. Es totalmente compatible con
cualquier material de construcción, puede ser reaplicable y tiene una
durabilidad del efecto protector frente al agua de más de diez años.
Al igual que los nanoproductos consolidantes, estos materiales deben
ser evaluados a largo plazo para determinar su eficacia y estabilidad ante
diferentes condiciones ambientales y/o diferencias petrológicas y
físicoquímicas.
A continuación se describirán los productos comerciales hidrófugos
utilizados en el proyecto, uno de ellos tiene una base química y el otro está
basado en tecnologías de nanopartículas.
3.3.1 Tecnadis PRS EFFECT
Novedoso hidrofugante para fachadas y otras superficies
verticales/inclinadas basado en nanopartículas con muy alta repelencia al agua.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
69
Evita la absorción de agua líquida en superficies interiores y exteriores de
materiales porosos (hormigón, cerámicas, piedra natural, yesos, alabastro,
granitos, mármoles, etc.) mediante la formación de gotas fácilmente eliminables
de la superficie tratada y conservando, a su vez, la porosidad natural del
material.
Permite la total transpirabilidad del material y no altera en absoluto el
brillo, tono y color natural del mismo. Permite mantener las superficies más
tiempo limpias ya que facilita la eliminación de suciedad y polvo por arrastre de
las gotas de lluvia (“easy-cleaning”). No reacciona con el sustrato, es altamente
resistente frente a los rayos UV y se puede reaplicar sin previa limpieza de
aplicaciones anteriores.
El producto presenta una alta durabilidad frente a las inclemencias
meteorológicas y es ideal para su uso tanto en edificación, como en
construcción civil y también en conservación del patrimonio histórico, donde ya
se está aplicando en obras relevantes ofreciendo altos rendimientos.
3.3.2 Impermeabilizante invisible H30
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
70
Líquido incoloro y transparente que contiene siliconas. Al secar no forma
película ni altera el aspecto natural del soporte. Protege de la penetración de
las aguas de lluvia y ayuda además a mantener las fachadas limpias de polvo y
suciedad. Cuenta con un amplio campo de aplicación que incluye fachadas y
paredes de piedra, ladrillo en obra vista, hormigón y en general el conjunto de
materiales neutros y alcalinos usados comúnmente en la construcción. En caso
de repintado se requiere un ensayo previo.
Datos técnicos
Naturaleza: Resinas de silicona especiales
Acabado: No altera el aspecto del soporte
Color: Incoloro
Densidad: 0,79 Kg/l
Rendimiento: 3 - 10 m2/l (En soportes especialmente porosos, hay que aplicar
a saturación)
Secado a 23ºC 60 % HR: 2 horas
Repintado a 23ºC 60% HR: A partir de 3 días
Métodos de Aplicación: Brocha, Rodillo y pistola
Limpieza de utensilios: Disolvente Sintéticos y Grasos o Aguarrás Mineral
Punto de Inflamación, Seta Flash copa cerrada: 39º C
Volumen Sólidos: 5 %
Presentación: 4 l, y 750 ml
Variaciones de temperatura, humedad, grosor o según tipo de soporte, etc.,
pueden ocasionar cambios en el secado, rendimiento, etc.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
71
3.4 Metodología de ensayos realizados en el laboratorio
La metodología seguida en este proyecto se puede resumir en las
siguientes fases:
1. Medida de color y ultrasonido de las probetas sin tratar.
2. Impregnación de las probetas de los distintos productos hidrófugos.
3. Medida de color y ultrasonido de las probetas impregnadas de
producto hidrófugo.
4. Envejecimiento acelerado de las probetas tratadas mediante ensayo
de choque térmico.
5. Medida de color y ultrasonido de las probetas después del ensayo de
choque térmico.
6. Ensayo de absorción de agua en las probetas por capilaridad.
Durante el presente proyecto se contará con 24 probetas, 12
procedentes de Sierra Elvira y 12 de Estepa.
Probetas de Sierra Elvira
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
72
Probetas de Estepa
A continuación se describirán con detalle las distintas medidas y
ensayos realizados en el proyecto.
3.4.1 Ensayo de color
El estudio del color se basa en un fenómeno físico, ya que cada color
implica distinto rango de longitudes de onda, pero también implica un gran
número de factores subjetivos como pueden ser el tipo de iluminación, el
ángulo de visión o las características propias del sujeto.
El color queda definido por tres características fundamentales: tonalidad,
claridad y saturación. Como se expresa en el Capítulo 2, estas características
se pueden definir según distintos sistemas, el utilizado para la realización de
las medidas de color en este proyecto es el sistema de color CIEL*a*b*,
recomendado por la Comisión Internacional de L’Eclariege, donde las
coordenadas son:
L*: eje vertical que representa la luminosidad, variando desde el
negro en la parte inferior con un valor de 0 hasta el blanco en la
parte superior con un valor de 100.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
73
a*: tendencia al verde (-) o rojo (+), variando entre -120 y 120.
b*: tendencia al azul (-) o amarillo (+), variando entre -120 y 120.
En el caso del material pétreo, cuanto mayor sea la superficie de
medida, más representativos serán los valores obtenidos ya que, para este tipo
de material, las superficies que se han de medir son heterogéneas y presentan
irregularidades. Por esta razón se elige el colorímetro Minolta, modelo CR-210,
que tiene un diámetro del tubo de medida de 53 mm. El colorímetro posee una
lámpara de Xenon que proporciona luz difusa sobre la superficie de las
muestras y seis fotocélulas de silicio de alta sensibilidad, filtradas para dar
respuestas más ajustadas. Estas fotocélulas, junto con el sistema de
realimentación por doble rayo del medidor, se usa para medir la luz incidente y
reflejada.
Si bien el tubo de medida del colorímetro es de 53 mm, la arista de las
probetas objeto de estudio es de 50 mm. Por ello, y para que la medición de
color sea representativa de la muestra, hay que adaptar el colorímetro
utilizando una plantilla. En el método planteado por Fátima Arroyo se
comprueba que la utilización de plantillas para adaptar el tamaño del tubo de
protección a la superficie a medir presenta una relación lineal entre la medida
con plantilla y la medida sin plantilla. Dependiendo del color de plantilla elegido,
esta relación es más o menos fuerte; de esta forma, las plantillas negras son
las que mejor factor de correlación tienen con respecto a las medidas reales.
Otro punto importante es el tamaño de orificio de la plantilla, ya que al
disminuir la abertura de las mismas, aumenta el error cometido en la medida al
usar la correlación. Por tanto, hay que elegir el diámetro de orificio de plantilla
que más superficie de la muestra deje libre.
Antes de empezar a medir el color en las probetas se tendrá que calibrar
el equipo según las indicaciones del fabricante.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
74
Colorímetro y plantilla
Cartulinas de colores utilizadas como muestras de referencia
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
75
Las ecuaciones de transformación de las medidas con plantilla a las
medidas de color real se calculan según la siguiente metodología:
1. Se elige una plantilla que se adapte bien a las muestras objeto de
estudio. En este caso es de color negro y con un tamaño de orificio de 4
cm de diámetro.
2. Se utilizan varias cartulinas de colores como muestras patrón o
muestras de referencia.
3. Se realizan medidas de color sobre cada una de las muestras de
referencia sin el uso de las plantillas.
4. Se realizan medidas de color sobre cada una de las muestras de
referencia con el uso de las plantillas.
5. Se calculan las rectas de transformación para cada uno de los
parámetros L*, a* y b*, obteniendo las ecuaciones de correlación
deseadas.
Este procedimiento se repetirá cada vez que se vaya a hacer una
medida del color.
Una vez obtenidas las ecuaciones de correlación, se comienza a medir
el color en las muestras deseadas, obteniéndose para cada medida los valores
de las coordenadas L*, a* y b*.
Para cuantificar el efecto del color de manera global, se calcula el
parámetro incremento de color (∆E) según la fórmula:
∆ ∆ ∆ ∆
El color se mide en las probetas antes y después de aplicar el producto
hidrófugo y después del ensayo de choque térmico. Tanto los datos para
obtener las ecuaciones de correlación así como estas mismas y las medidas de
color se encuentran en el Capítulo 6: Anexo.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
76
3.4.2 Ensayo de velocidad de ultrasonido
La transmisión de ultrasonidos permite detectar posibles fisuras o
defectos del material. A diferencia de los materiales homogéneos, la velocidad
de ultrasonido en los materiales pétreos depende de la composición, la
compacidad, el esfuerzo a que está sometido y la edad del material. También
existe diferencia en los impulsos que atraviesan el material, pues en los
materiales pétreos son fuertemente dispersados, mientras que en materiales
más homogéneos, la dispersión sólo es significativa cuando existen defectos
en el material.
La realización de la medida de ultrasonidos puede llevarse a cabo
mediante distintos métodos como pueden ser el método de ecos, el método de
transmisión o el método de resonancia. En el presente proyecto se utilizará el
método de transmisión, el cual suele utilizarse para materiales heterogéneos.
En este método se trabaja con dos palpadores, emisor y receptor, y con una
frecuencia de trabajo no muy elevada debido a que las ondas ultrasónicas más
largas pueden rodear mejor los obstáculos pequeños. La magnitud de una
discontinuidad puede determinarse a partir del aumento de tiempo que necesita
la señal ultrasónica para rodear el obstáculo, en comparación con el que se
tiene en otra zona sin defectos.
Este ensayo es frecuentemente aplicado debido a su carácter no
destructivo, a su simplicidad y a la posibilidad de realización en campo y en
laboratorio. El equipo usado en este proyecto para la realización de la medida
de velocidad de ultrasonido es el modelo STEINKAMP BP5
(KRAUFTKRAMER) de escala entre 0,1 y 999,9 microsegundos, precisión de ±
1 microsegundo. Los palpadores contienen cristales piezoeléctricos de
circonato de plomo-titanio, trabajan en torno a frecuencias de 40 KHz y pueden
tener forma cónica o cilíndrica. En este caso se ha elegido la forma cilíndrica ya
que se ajusta mejor a la superficie plana de las probetas.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
77
Equipo de ultrasonido
La velocidad de pulso en el elemento sobre el que se va a realizar la
medición se expresa como:
V= L
t ≡
Distancia recorrida entre palpadores
Tiempo de transmisión de la señal
El procedimiento seguido para tomar las medidas sobre las muestras
será colocar los palpadores en dos caras enfrentadas del cubo presionando
hasta que la medida que marque el dispositivo sea estable.
Al igual que la medida del color, la medida de la velocidad de ultrasonido
se realiza tres veces. Los datos correspondientes a estas medidas se
encuentran en el capítulo 6: Anexo.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
78
3.4.3 Impregnación de producto hidrófugo
Como se explicó anteriormente, los productos hidrófugos elegidos serán
dos. Uno basado en tecnologías puramente químicas como es el
Impermeabilizante invisible H30 de Titán y otro basado en nanotecnología de la
marca Tecnadis. Ambos hidrófugos se aplicarán con una brocha en una sola
cara de las probetas y en un lugar con buena ventilación.
El producto hidrófugo Titán se aplicará a 4 probetas de Sierra Elvira y a
4 probetas de Estepa. Lo mismo se hará con el producto de la marca Tecnadis,
se aplicará a 4 probetas procedentes de Estepa y a 4 probetas procedentes de
Sierra Elvira. En total tendremos 16 probetas impregnadas de productos
hidrófugos y 8 probetas sin tratar (4 de Estepa y 4 de Sierra Elvira).
Probetas impregnadas de producto hidrófugo
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
79
Como se puede observar en la foto, las probetas de la parte inferior,
impregnadas del producto hidrófugo Tecnadis se secaron mucho antes que las
superiores, impregnadas del hidrófugo Titán.
3.4.4 Ensayo de choque térmico
El ensayo de choque térmico consiste en simular situaciones de
exposición de la piedra sometida a cambios de temperatura. Las probetas se
dispondrán sobre una capa de arena húmeda en una bandeja.
Este ensayo se divide en cuatro etapas:
- Desde las 09:00 horas hasta las 15:00 horas las probetas
permanecerán en el congelador.
- Desde las 15:00 horas hasta las 21:00 horas estarán a
temperatura ambiente.
- Desde las 21:00 horas hasta las 03:00 horas permanecerán en el
horno a una temperatura de 90 grados. Durante su estancia en el
horno las probetas solo se calentarán por su parte superior ya
que en la parte inferior se encuentra la capa de arena húmeda.
- Por último, desde las 03:00 horas hasta las 09:00 horas las
probetas se enfriarán para volver a introducirlas en el congelador
y comenzar un nuevo ciclo, no sin antes humedecer la capa de
arena. Se harán un total de 20 ciclos.
En este ensayo se pueden producir fisuras o fracturas en las probetas
debido a la diferencia de temperatura entre la cara superior y la cara inferior.
Evaluaremos las alteraciones producidas en este ensayo mediante
distintos métodos:
- Observación visual del efecto del producto hidrófugo sobre la
probeta cada cinco ciclos.
- Variación en las propiedades físicas: color.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
80
- Variación en las propiedades mecánicas: velocidad de
ultrasonido.
El ensayo de choque térmico se realizará sobre 4 probetas de Estepa y
otras 4 probetas de Sierra Elvira.
3.4.5 Ensayo de absorción de agua por capilaridad
Es de gran importancia incluir en la metodología de ensayos a realizar
en el laboratorio el ensayo de absorción de agua, pues son numerosas las
ocasiones en las que el agua penetra fácilmente por los poros y grietas de
pequeño tamaño, bien directamente o ayudada por la capilaridad.
En su recorrido por el interior del material, el agua disuelve y arrastra las
sales solubles aumentando la porosidad original y creando depósitos de sales
en lugares no deseados. Una vez que el agua contiene sales o ácidos (lluvia
ácida) se vuelve aún más corrosiva. El agua corriente produce también erosión
mecánica, así como ciclos de hielo-deshielo cuando se combina la presencia
del agua en los poros y grietas con los cambios cíclicos de temperatura. El
agua es, además, el elemento indispensable para el desarrollo de organismos
vivos que agravan la erosión, produciendo algunas reacciones químicas
corrosivas. Por todo ello se hace necesario estudiar la absorción de agua
mediante ensayos en el laboratorio.
El coeficiente de absorción de agua es el porcentaje que aumenta el
peso de una probeta del material cuando se satura con agua. Para cada tipo de
material de construcción existe un ensayo normalizado que regula su
determinación. El coeficiente de absorción se puede determinar por inmersión
total o bien por capilaridad. En este último caso también se denomina
coeficiente de capilaridad.
Para llevar a cabo este ensayo en el fondo de una cubeta se coloca una
capa de papel secante de, al menos, 1 cm de espesor y se añade agua en la
cantidad necesaria para asegurar que se encuentre mojado continuamente.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
81
Sobre esta capa de papel se depositan las probetas secas, de forma que estén
en contacto con el agua por la cara impregnada de hidrófugo.
Las probetas se pesan a intervalos dados de tiempo hasta alcanzar el
régimen estacionario y se calcula el incremento de peso con la siguiente
expresión:
∆PP P25
1000
donde, Pi es el peso de la probeta en un instante dado y P0 el peso de la
probeta seca.
El ensayo de absorción por capilaridad se hará sobre 9 probetas de
Estepa y 9 probetas de Sierra Elvira.
Los datos obtenidos en el ensayo de absorción de agua por capilaridad
se encuentran reflejados en el capítulo 6: Anexo.
A continuación se mostrará una figura, a modo de resumen, donde
aparecen reflejados los tratamientos y ensayos realizados en cada una de las
probetas.
COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.
_______________________________________________________________________________________________
82
Estepa
1 2 3 4
Titán Titán Titán Titán
Choque tér. Choque tér. Sin alterar Sin alterar
Absorción Absorción Absorción Absorción
5 6 7 8
Tecnadis Tecnadis Tecnadis Tecnadis
Choque tér. Choque tér. Sin alterar Sin alterar
Absorción Absorción Absorción Absorción
9 10 11 12
Sin tratar Sin tratar Sin tratar Sin tratar
Sin alterar Sin alterar Sin alterar Sin alterar
Absorción
Sierra Elvira
1 2 3 4
Titán Titán Titán Titán
Choque tér. Choque tér. Sin alterar Sin alterar
Absorción Absorción Absorción Absorción
5 6 7 8
Tecnadis Tecnadis Tecnadis Tecnadis
Choque tér. Choque tér. Sin alterar Sin alterar
Absorción Absorción Absorción Absorción
9 10 11 12
Sin tratar Sin tratar Sin tratar Sin tratar
Sin alterar Sin alterar Sin alterar Sin alterar
Absorción