IDONEIDAD DE ROCAS COMO MATERIAL CONSTRUCTIVO Y RESTAURACIÓN MEDIANTE LA EVALUACIÓN DE SU COMPORTAMIENTO HÍDRICO Y FÍSICO-MECÁNICO G. Forestieri1, M. Alvarez de Buergo2 y M. Ponte3 1,3 Dipartimento DiBEST di Biologia, Ecologia e Scienze della Terra, Universitá della Calabria, Italia 87036 Arcavacata di Rende (CS);
[email protected];
[email protected] 2 Instituto de Geociencias IGEO (CSIC,UCM), España 28040 Madrid;
[email protected] Introducción. En épocas pasadas, en la provincia de Cosenza (Calabria, Italia), se fundaron diferentes escuelas de cantería que trabajaron tanto en arquitectura patrimonial como vernácula. Algunas de estas escuelas alcanzaron un nivel de trabajabilidad de las rocas que se exportó también fuera de la región1. Los materiales que se han elegido para este estudio son los mismos utilizados por los canteros de Calabria y empleados en la arquitectura calabresa: el granito de la Sila, empleado en el territorio de la Sila Calabrese por los canteros de la escuela de San Giovanni in Fiore, conocida por su estilo austero debido, por una parte, a los fundamentos de la regla de Gioacchino da Fiore, y por el otro, a la dureza del material granítico2; la calcarenita de San Lucido, denominada como “biancolella”3, utilizada para la construcción del casco histórico de San Lucido y de Cosenza, sobre todo en los arcos portantes de los palacios; la arenisca de Fuscaldo utilizada por la escuela de cantería de Fuscaldo del siglo XXIV, famosa sobre todo por la realización de las portadas de los palacios de los nobles, en una versión local del estilo español plateresco; y la dolomía de Grisolia, material de construcción de los centros históricos de la costa norte tirrénica. El objetivo principal de la presente publicación es estudiar el comportamiento hídrico y físicomecánico de los materiales pétreos elegidos, para aportar recomendaciones de uso tanto para posibles intervenciones de restauración en los edificios del patrimonio construido como para su empleo en obras futuras. Materiales y canteras. La dolomía pertenece a la Unidad de Verbicaro, constituida por dolomías grises y negras, a veces estromatoliticas, con intercalación de arcillas del Trias superior, que presentan un espesor de 500-600 m4. Macroscópicamente se presenta como una roca compacta, de color gris oscuro con inclusiones de calcita. Las muestras se han tomado de la cantera de Via Anania en Grisolia. El granito pertenece a la unidad de granodioritas del Batolito de la Sila. Petrográficamente se trata de una granodiorita biotítica de grano medio, compuesta por fenocristales de feldespato potásico de hasta 2 cm, junto con plagioclasa, biotita y cuarzo5. Las muestras se han tomado de bolos graníticos de la localidad “Colle dei Fiori” en San Giovanni in Fiore. La calcarenita de San Lucido y la arenisca de Fuscaldo pertenecen a la Cadena Costera Tirrenica que incluyen, además de calcarenitas y areniscas (arcosas), conglomerados, arcillas, margas, yesos y calizas evaporíticas, con un espesor de 200 a 1500 m, del Plioceno Medio 6. Ambas rocas son macroscópicamente compactas, la arenisca presenta un color amarillo-crema y la calcarenita un tono blanquecino, esta última con fosiles de tamaño desde 1 mm hasta 6,50 mm. La calcarenita se ha extraido de la cantera de “Motta Lupo” en San Lucido. Las rocas estudiadas en el presente trabajo han sido extraídas de canteras activas, excepto la arenisca, que procede de canteras históricas de “Scarcelli”, en Fuscaldo1. Métodos. En este estudio se han ensayado 8 muestras cúbicas de 5 cm de lado por cada una de las 4 variedades pétreas: granito (G1-G8), dolomía (D1-D8), calcarenita (C1-C8), y arenisca (A1-A8). Todas las muestras se secaron previamente a cualquier ensayo a 70ºC hasta alcanzar masa constante. Caracterización del comportamiento hídrico. Se ha determinado la densidad real y aparente, y la porosidad abierta y total según la norma UNE-EN 1936:2001, y el coeficiente de absorción de agua por capilaridad de acuerdo a la norma UNE-EN 1925:2000.
El coeficiente de absorción capilar C, se ha calculado orientando las probetas, durante el ensayo, paralela y perpendicularmente a los planos de anisotropía (X y Z, respectivamente, obteniendo los coeficientes C2 y C1, también respectivamente) habiendo determinado la anisotropía de las muestras previamente mediante la medida de la velocidad de propagación de ultrasonidos en las 3 direcciones. Caracterización del comportamiento físico-mecánico. Se ha llevado a cabo la medida de la velocidad de propagación de ultrasonidos, de las ondas longitudinales P y transversales S. El tiempo de transmisión de las ondas P se ha medido con un equipo portátil PUNDIT C.N.S. Electronics (precisión +0.1 µs), con transductores de frecuencia de 1 MHz y un diámetro de 11.82 mm. Para asegurar un buen contacto entre los transductores y la superficie de los materiales, como sustancia acoplante se ha empleado un gel (Ultrasound Couplant de CnsFarnell). El ensayo se ha realizado según la norma UNEEN 14579:2004, realizando 5 medidas en cada una de las tres direcciones espaciales de cada probeta. Se han realizado medidas directas, en caras paralelas y opuestas de las probetas cúbicas. El equipo utilizado para la medida de las ondas S ha sido un Panametrics-5058PR, conectado a un osciloscopio digital TDS 3012B (Tektronix), utilizando transductores polarizados de 1 MHz. Se han realizado 3 medidas a lo largo de los 3 ejes de cada muestra. La anisotropía se ha calculado según los índices propuestos por Guydader and Denis7. Se obtienen así dos índices: de anisotropía total o tridimensional (dM%), considerando los tres ejes del espacio, y de anisotropía relativa o bidimensional (dm%), considerando sólo dos de ellos. 𝑑𝑀% = [1 − (2𝑉𝑃𝑚𝑖𝑛 /(𝑉𝑃𝑚𝑒𝑎𝑛 + 𝑉𝑃𝑚𝑎𝑥 ))] ∗ 100 𝑑𝑚% = [(2 ∗ (𝑉𝑃𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑃𝑚𝑒𝑎𝑛 ))/(𝑉𝑃𝑚𝑒𝑎𝑛 + 𝑉𝑃𝑚𝑎𝑥 )] ∗ 100 Resultados y discusión. Los valores obtenidos de densidad, saturación y porosidad abierta de las muestras se han reflejado en la tabla 1, donde se expresan los valores medios y desviaciones estándar para las 8 probetas de cada uno de los 4 grupos de materiales pétreos. Tabla 1. Densidad real ρsk, densidad aparente ρb, porosidad abierta po y agua absorbida Wvac Material ρsk (kg/m3) ρb (kg/m3) po (%) Wvac (%) Granito Dolomía Calcarenita Arenisca
2.719 2.716 2.739 2.705
± ± ± ±
6 1 7 2
2.683 2.701 2.296 2.160
± ± ± ±
6 1,3 ± 2 0,5 ± 19 16,2 ± 61 20,1 ±
0,1 0,1 0,8 2,3
0,5 0,2 7,0 9,4
± ± ± ±
0,0 0,0 0,4 1,3
Como se puede ver, a diferencia del granito y la dolomía, en donde los valores de densidad aparente y real son similares, debido a la baja porosidad abierta, para la calcarenita y la arenisca la diferencia entre los dos valores promedios obtenidos de densidades real y aparente es mayor, como consecuencia de la mayor porosidad. También la cantidad de agua absorbida, dependiente de la porosidad abierta o accesible al agua, es proporcional a la misma: al aumentar la porosidad aumenta la cantidad de agua absorbida. Los valores más altos de porosidad son los de la arenisca (20,1%), seguidos de la calcarenita (16,2 %). Por el contrario el valor más bajo es el de la dolomía (0,5%), que se presenta como el material más compacto, seguido por el granito con un 1,3% de porosidad. Gracias a los valores medidos y según la clasificación de las rocas de von Moos y Quervain de 1948 8 es posible decir que la dolomía (po
