Las rocas en la construcción monumental: Su deterioro y técnicas de intervención (2ª parte: técnicas de intervención)
Pérez Monserrat, E. & Baltuille Martín, J.M. Area de Rocas y Minerales Industriales. Instituto Geológico y Minero de España (lGME). Madrid. jm.baltuille@igme.esETAPAS DE INTERVENCIÓN
A la hora de intervenir en un edificio o monumento histórico han de contemplarse las etapas de limpieza, protección-conservación y restauración, no siendo siempre las tres necesarias. Tan importante es cada una de las etapas como el mantenimiento continuado, la conservación preventiva, que minimiza o evita los factores de alteración, y la conservación activa, en la que se registran los parámetros medioambientales y contaminantes atmosféricos en el entorno del edificio, para garantizar una evolución positiva de las intervenciones y conseguir la durabilidad aceptable de los tratamientos aplicados.
Es aconsejable la realización de mapas de litologías, patologías e intervenciones sobre planos del edificio o monumento en el que se va a intervenir. En un mapa de litologías se representan todas las tipologías de materiales de construcción que han sido empleados. El mapa de patologías recoge el deterioro que presentan cada una de estas litologías; para su realización, prestaremos especial atención a las esquinas, a las zonas donde se concentre una mayor humedad y a los elementos salientes; es muy aconsejable superponer estos dos mapas. Por último, el mapa de intervenciones representa de una forma muy sintética las operaciones realizadas.
El grado de detalle de cada uno de los mapas dependerá del conocimiento del especialista que los realice; deben ir acompañados de una memoria además de la leyenda correspondiente y suelen hacerse varios mapas de cada uno de los tipos.
Se han de llevar a cabo estudios previos sobre el soporte pétreo antes de decantarse por un método o por un producto. Según Parrot (1990), se debe caracterizar la roca y determinar el pH de su agente cementante, y realizar ensayos para determinar la evolución, durabilidad y posibles efectos secundarios del producto.
1.- LIMPIEZA
Su objetivo es eliminar la suciedad superficial y los productos nocivos. Es una etapa de vital importancia ya que a veces les la única intervención que se realiza, y el principal problema que presenta la limpieza es su irreversibilidad.
La limpieza condiciona y ha de ser compatible con las posteriores etapas de intervención. Una limpieza debe mejorar la percepción estética, pero sobre todo debe evitar o frenar el deterioro del material pétreo.
Antes de proceder con la limpieza, se deben realizar dos operaciones si el estado de la roca así lo aconsejara. Una sería preconsolidar la roca si está muy descohesionada, atenuadamente para no consolidar también la suciedad o patología. La otra sería desalinizar, porque no eliminar completamente las sales actúa en detrimento del comportamiento de posteriores tratamientos.
Tipos de suciedad
La suciedad sobre el material pétreo aparece como una capa persistente y de espesor más o menos regular en donde se mezclan productos de distinta naturaleza sin distinguirse entre sí. Carbonell de Massy (op. cit.) distingue los siguientes productos:
Humo y polvo: partículas formadas por cenizas, aceites sólidos no quemados y procedentes de la erosión de materiales sólidos.
Manchas: eflorescencias, zonas de deslavado, manchas por disolución de elementos metálicos de la estructura, por sprays y pintadas, etc. Sustancias de origen biológico: vegetación y microfauna.
Costras y restos de antiguos tratamientos
Métodos de limpieza
Antes de la intervención, se han de considerar los aspectos que determinarán la elección del método, y éstos son:
Valor o interés histórico-artístico de la obra y su estado de conservación Factores relativos a la roca: su naturaleza físico-química, textura, propiedades técnicas y petrofísicas y comportamiento ambiental en el entorno donde se encuentra ubicada. Factores relativos a la sustancia a eliminar: naturaleza, tipo, extensión y grosor de la misma.
Velocidad de la acción limpiadora tal que el operario pueda controlar sus efectos El método no ha de generar productos perjudiciales para la piedra y el operario, ni modificaciones superficiales que faciliten el deterioro de la misma.
No existe un producto limpiador universal, para cada tipo de material se deben usar productos específicos, ocasionando la mínima disgregación del material pétreo y disolución del agente cementante (Parrot, op. cit.). A continuación veremos los principales métodos de limpieza, nos centraremos en los mecánicos por ser los más conocidos y utilizados.
Mecánicos
Estas técnicas separan la suciedad del material pétreo a limpiar empleando la energía mecánica que se genera al proyectar abrasivos. Es muy importante que la separación tenga lugar justo en la interfase suciedad-superficie de la piedra.
Chorro de arena
Este método ha estado por tiempo muy desprestigiado porque antes se utilizaba de manera descontrolada y las partículas abrasivas tenían los cantos angulosos.
La acción mecánica del método es función de:
a. - La partícula abrasiva
tipo: piedra pómez, óxido de aluminio, vidrio y arenas de sílice.
dureza: como mínimo 5 en la escala de Mohs.
forma: esferas, huecas o macizas, y acicular.
tamaño: a mayor finura, mejor penetración y precisión.
b. - El chorro abrasivo
presión y densidad.
tiempo de aplicación.
distancia entre la boca del chorro y superficie a limpiar.
Microchorro de arena
Método muy similar al anterior pero las partículas son de menor dureza y su tamaño es inferior a 60 micras, normalmente son vidrios y óxidos de aluminio. Resulta efectivo para retirar incrustaciones gruesas y duras, costras delgadas y costras negras que recubren piedras con policromías. La principal ventaja que presenta es que la presión del chorro y la cantidad de abrasivo proyectado pueden regularse, por lo que la limpieza es graduable y se puede emplear sobre todo tipo de roca. Como inconveniente hay que destacar su lentitud, la gran cantidad de polvo que desprende, éste ha de recogerse y los aparatos destinados para tal fin son caros, y que el coste del árido también es elevado.
Otros
Aquí se incluyen métodos más sencillos, que pueden ser:
Manuales: espátula, papel de lija, piedra pómez, bisturí, buril, cepillos de bronce y fósforo, papel de vidrio, etc.
Eléctricos: son máquinas giratorias pequeñas provistas de diferentes puntas y perfectamente controlables.
Herramientas neumáticas
La eficacia del método depende de la habilidad del operario; al ser un método lento se utiliza para piezas de pequeñas dimensiones.
Especiales
Son técnicas que todavía están en experimentación y a pesar de haberse comprobado en numerosas ocasiones su efectividad, no siempre es fácil acceder a las mismas. Entre las más importantes, las microondas, el ultrasonido y el Láser, es ésta última la técnica que está en pleno auge.
Láser
El láser se caracteriza por mantener su intensidad constante, no dispersándose la radiación, coincidir sus ondas en fase y ser una radiación monocromática. Como en cada pulso la energía que se libera es muy baja y la duración del haz luminoso muy breve, el material no se calienta; además, la amplitud de la onda es tal que se propaga por la piedra sin alterarla.
Ha resultado ser muy efectivo para pulverizar costras negras producidas por contaminación ambiental, liberándolas al producir una microrresonancia mecánica en la superficie de la piedra. A pesar de ser un método que no reviste daños para la piedra y que puede emplearse incluso sobre soportes no consolidados, ha de utilizarse con mucho cuidado y precaución.
Químicos
Productos tensioactivos, limpiadores alcalinos, limpiadores ácidos y disolventes orgánicos.
Acuosos
Chorro de agua a baja y alta presión, agua en forma de vapor, agua nebulizada y agua aplicada con emplastos o apósitos.
2.- PROTECCIÓN - CONSERVACIÓN: CONSOLIDANTES E HIDROFUGANTES
Tras la limpieza, la acción de los agentes de alteración continúa modificando el sistema poroso de las rocas y su capacidad de absorción de agua. El producto empleado ha de evitar la acción degradante del agua sobre la roca, creando una barrera impermeable al agua pero permeable al vapor de agua.
Diversos autores indican que los tratamientos han de aplicarse cuando la roca esté bien seca, deben penetrar hasta la roca sana, recubriendo paredes de poros y fisuras, ser reversibles y adherirse al sustrato, no deben generar subproductos nocivos como sales, modificar sustancialmente el sistema poroso del material original ni su permeabilidad al vapor de agua, para permitir la respiración de la roca. También hay que tener en cuenta la incidencia cromática (suelen ser transparentes para no modificar el color y brillo natural de la piedra), su caducidad, toxicidad, resistencia a ácidos, álcalis y radiación ultravioleta, facilidad de manejo y coste económico (Carbonell de Massy, 1993; Esbert et al., 1997; Fort, 1996b).
Como el producto ideal no existe, la mayoría de las veces es necesario adoptar una solución de compromiso que menos dañe la roca. El comportamiento y eficacia del tratamiento depende de la porosidad de la roca, del ensayo a realizar y del propio producto.
Consolidación
Con esta actuación se pretende mejorar la resistencia mecánica de la roca, aumentando la cohesión de los granos de la zona superficial y evitando su desprendimiento. El consolidante debe aplicarse en capas, con mucho cuidado de no formar una capa más dura y resistente que el sustrato pétreo y que se desprenda.
Para conseguir una buena penetrabilidad y adherencia entre la parte deteriorada y la sana, el consolidante ha de ser líquido, poco viscoso, tener una baja tensión superficial y solidificarse en el interior de la roca. Existen dos grupos de productos:
Inorgánicos:
resisten mejor a la intemperie. La cal artesanal y cargas inertes minerales se han empleado para disminuir el exceso de porosidad. Ahora se utilizan los silicatos de etilo, éstos forman un gel de sílice al reaccionar con la piedra que se deposita en las paredes de los macroporos. Se ha comprobado su efectividad en las areniscas, pero no presentan buena adherencia en materiales calcáreos.
Orgánicos:
presentan mejores características mecánicas y penetrabilidad. Se han utilizado ceras sintéticas como la parafina, y resinas. Los productos más novedosos son polímeros termoplásticos, también con propiedades hidrofugantes.
Hidrofugación
Consiste en aumentar la resistencia a la penetración del agua y no en impermeabilizar. Los productos llamados hidrofugantes o hidrorrepelentes, en estado líquido rellenan poros y secos forman una película repelente que aísla la superficie de la roca. En la interfase entre un sólido y un líquido se crea el ángulo de contacto; si el valor del ángulo se encuentra comprendido entre 0-90º (ver Fig. 4a), el líquido mojará al sólido, y entre 90-180º (ver Fig. 4b), el líquido se comportará como no humectante. Con los hidrofugantes se pretende que el ángulo de contacto entre la gota de agua y la superficie tratada sea lo mayor posible.
Los hidrofugantes más empleados son los siloxanos, siliconas que al evaporarse el disolvente polimerizan y se transforman a polisiloxanos. Para evaluar su efecto hidrófugo se ha de conocer el valor del ángulo de contacto piedra-agua.
3.- RESTAURACIÓN: REINTEGRACIÓN Y SUSTITUCIÓN
Esta intervención se hace necesaria cuando el grado de alteración de una roca es tal como para que una limpieza o consolidación no pueda mejorar su estado. En esta tercera etapa la localización de canteras juega un papel muy importante, llegando incluso a estar algunas protegidas, es una tarea difícil que no asegura resultados siempre positivos. Aquí siempre aparece el mismo conflicto ya que el nuevo material ha de tener un aspecto y características similares al original, pero a la vez ser lo suficientemente distinto como para reconocer la restauración realizada.
Antiguamente, los factores que determinaban la utilización de una u otra roca eran la cercanía y facilidad de labra del material; puede ser que la cantera suministradora de material original esté agotada o que no la identifiquemos porque esté cubierta, entonces debemos buscar otra cantera que proporcione material de la misma formación geológica con la ayuda de fotos aéreas, mapas geológicos, geotécnicos y de rocas industriales. Además, la localización de nuevo material es esencial para realizar ensayos porque en numerosas ocasiones no podemos extraer muestras de la construcción a restaurar. Estos ensayos permiten conocer si el nuevo material acelerará el deterioro del antiguo, seleccionar la variedad pétrea más idónea para cada ambiente y evaluar cómo evolucionarán los distintos tratamientos que sobre ella posteriormente se apliquen.
Podemos conocer el grado de deterioro y las posibles causas de alteración atendiendo a las diferencias existentes entre las piedras del monumento y las de la cantera de procedencia (Fort, 1996a).
Los morteros utilizados en esta etapa han de tener un aspecto, resistencia mecánica y permeabilidad similares a la piedra. Han de ser lo suficientemente plásticos como para permitir una buena trabajabilidad y evitar tensiones que impidan su adherencia. No pueden modificar la roca, introducir agentes nocivos ni ser de dureza superior a la de la piedra, y siempre han de permitir la respiración de la misma (Carbonell de Massy, 1993; Fort, 1996b).
Normalmente los morteros llevan áridos de la misma piedra de la edificación o pigmentos para imitar el color de la roca; los pigmentos pueden ser naturales o artificiales, los óxidos de hierro son los mejores porque son muy resistentes a la radiación ultravioleta.
A veces el mal radica en la estructura, las armaduras de las estructuras pueden aumentar hasta ocho veces en volumen por corrosión y / u oxidación; para evitar la oxidación, se rellena con plomo fundido el espacio existente entre el vástago de hierro y la piedra, o se sustituyen estos vástagos por varillas de acero o de fibra de vidrio, altamente resistentes.
Reintegración y Sustitución
La primera operación es una delicada intervención consistente en recuperar volúmenes y formas arquitectónicas perdidas en parte o totalmente. En la segunda se cambia la piedra original por otra de aspecto y comportamiento adecuado, pretendiendo elevar la durabilidad del conjunto conservando al máximo el material original.
Ambas operaciones pueden llevarse a cabo con piedra natural o artificial. En la sustitución por roca natural se ha observado que la piedra suele presentar un mejor comportamiento en el lugar donde se ha formado, así las sustituciones de caliza de Colmenar por la piedra Novelda o Bateig en numerosas construcciones de Madrid o las de dolomía de Boñar por caliza de Hontoria en Burgos no han dado el resultado esperado, e igualmente, la arenisca de Villamayor fuera de Salamanca se deteriora con mayor facilidad. Normalmente, la piedra natural se utiliza como sustitutiva de elementos en balaustradas, cornisas, etc. (Fig. 5).
La sustitución por piedra artificial puede resultar ser muy interesante económicamente si el material empleado tiene las prestaciones adecuadas. Se utilizan materiales inorgánicos, como morteros y cementos, y polímeros orgánicos, cuyo resultado no ha sido el deseado porque con el tiempo se agrietan y acaban separándose del sustrato pétreo. Con piedra artificial también se realizan moldes; normalmente en un molde la pieza es de mortero, y el contramolde de silicona para permitir un ligero movimiento y evitar tensiones que rompan la pieza, una carcasa de poliestireno armado con fibra de vidrio recubre el contramolde.
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