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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

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COMPORTAMIENTO DE PRODUCTOS HIDRÓFUGOS APLICADOS EN PIEDRAS DE DIFERENTE NATURALEZA. CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES HÍDRICAS Y RESPUESTA A LOS FACTORES DE DETERIORO.

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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.

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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

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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

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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:

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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.

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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.

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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

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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

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Palacio de Carlos V en la Alhambra

Real Cancillería

Catedral de Granada

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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

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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.

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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,

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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

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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Colorímetro y plantilla

Cartulinas de colores utilizadas como muestras de referencia

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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.

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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.

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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.

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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

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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.

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- 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.

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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.

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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