DAÑOS OBSERVABLES EN LAS PIEDRAS DE COSNTRUCCIÓN.
Lo primero que se puede observar en el deterioro de una piedra es que esta cambia de aspecto y presenta una serie de cambios característicos en función al mal que le afecta. Podemos clasificar los daños observables en los siguientes:
– Modificación cromática: cambios de color, aparición de manchas, óxidos, verdinas, etc
– Formación de costras: acumulación de partículas depositadas en la piedra formando costras o manchas costrozas, por diferentes causas como por ejemplo transformación química del propio material debido a sales disueltas, contaminación ambiental, etc.
– Suciedad: acumulación de polvo, hollín, etc
– Excoriaciones de la piedra: la piedra se deteriora por levantamiento de la parte más externa y expuesta de esta, y a su vez este deterioro puede calsificarse en:
- a) Exfoliación: pérdida del material en finas láminas.
- b) Descamaciones: pérdida del material en forma de escamas de pez.
- c) Placas: pérdidas de material en áreas bien marcadas y definidas, y con un grosor algo mayor y bastante homogéneo.
- d) Película: pérdidas de material semejante a las placas, pero de mucho menos espesor.
- e) Ampoyas: pérdida de material en forma de burbujas estalladas.
– Alveolización: conjunto de huecos que se forman por recristalización de las sales internas contenidas en la propia piedra o que se han trasladado a la piedra a través de la humedad, dándose en áreas fuertemente aireadas, que dan aspecto de queso de gruyere.
– Arenización: La piedra se deteriora en forma de arena fina o polvo.
– Fisuraciones y fragmentaciones: Deterioro de la piedra por fragmentación o fisuración de esta por diversos motivos, cambios de temperatura, heladas, transmisión de esfuerzos, etc.
– Presencia de Microorganismos: formación de musgos, algas, líquenes, los cuales deterioran la piedra.
Causas de deterioro de la piedra.
Podemos dividir los agentes degradantes en dos tipos:
– Agentes externos.
– Agentes internos.
Por su origen podemos establecer la siguiente clasificación:
– Físico-mecánicos: el agua, el viento, cambios bruscos de temperatura, hielo, etc
– Ambientales químicos: contaminación atmosférica, salitres, etc
– Biológicos: musgos, líquenes, bacterias, etc
– Incompatibilidades: con morteros, metales, incluso con otras piedras.
– Uso inadecuado: no elegir la piedra apropiada a cada uso.
– Deficiente conservación y/o restauración: falta de mantenimiento y conservación, o restauraciones mal ejecutadas.
De todo lo expuesto, hay una cosa muy clara, el enemigo numero uno de la piedra natural es el agua, ya que es imposible poder mantener constante el nivel hídrico adecuado a cada piedra, si se lograra esto, la piedra sería un material casi eterno. El agua influye por sí soloa como disolvente universal de los compuestos de la propia piedra, además transporta sales y otras sustancias que dañan la piedra, favorece la aparición de distintos tipos de microorganismos, en definitiva, es su principal enemigo.
El agua azotada por el viento erosiona la piedra, si además añadimos la acción de bajas temperaturas, el agua infiltrada se congela y puede romper la piedra o erosionarla más aún. En caso de humedades, como ya hemos estudiado, sobre todo en el caso de humedades por capilaridad, el agua transporta sales solubles del suelo a la piedra, con la aparición de las ya conocidas eflorescencias o lo que es peor aún su recristalización en el interior, las criptoflorescencias, deteriorando aún más la piedra, hay que tener en cuenta que estas sales son ácidas, alcalinas, amoniacos, compuestos orgánicos, etc. Por todo esto debemos de cuidarnos muy bien de las humedades, aunque en exteriores, siempre estaremos sometidos al agua de lluvia, o ambiente marino, que se mezcla con la polución del aire para producir compuestos químicos que deterioran la piedra, pero existen tratamientos para minimizar este ataque o al menos retrasarlo lo más posible, lo que obliga a la realización de un mantenimiento periódico y adecuado.
Como ya hemos nombrado, el viento es también un causante del deterioro de la piedra, ya que combinado con el agua, arena o polvo en suspensión hacen bastante daño a la piedra.
Otro aspecto a considerar es la acción térmica. Podemos catalogarla como la segunda causa de deterioro de la piedra, sobre todo al combinarse con el agua. Hay que tener en cuenta que la mayoría de las piedras tienen gran inercia térmica, es decir, que tardan bastante en calentarse o enfriarse. Por este motivo, en bloques de piedra de cierto tamaño, si existe un gran salto térmico entre el día y la noche, es frecuente que a media mañana la zona exterior de la piedra este caliente, mientras que su interior esté aún fría de la temperatura nocturna, y al contrario, por la noche se enfría rápidamente el exterior, mientras el interior conserva la temperatura del día por más tiempo, esto motiva un gradiente de temperaturas en la piedra entre interior y exterior, que termina por deteriorar la piedra. Si a esto sumamos que al resto de piedras del conjunto que conforman el edificio, muro, etc, le ocurren lo mismo y que al dilatar todas, si no se han realizado unas juntas del material y tamaño adecuado, terminan por ejercer presiones unas a las otras deteriorándose al quedar sometidas a estas tensiones. Cualquier pequeña grieta que se produzca por esta causa se verá incrementada si estamos en una zona donde en invierno hiela, ya que el agua penetra en estas pequeñas fisuras y al congelar actúa como una cuña al umentar su volumen resquebrajando las piedras.
DETERIORO PRODUCIDO POR EL AGUA POR FENÓMENOS QUÍMICOS.
El inicio o aceleración de la destrucción de la estructura interna de las piedras, se produce por la presencia de agua. La humedad si está controlada teniendo en torno a un 2,5-3% en peso, según el tipo de piedra, es la humedad equivalente de cantera y mantiene a la piedra viva y en buenas condiciones.
Las formas más perjudiciales del agua son la lluvia y el agua procedente del suelo, que sube por capilaridad. La lluvia no es dañina por si misma, sino porque al unirse a las nieblas o depósitos de polvo en zonas industriales o próximas, o en ciudades muy contaminadas, puede introducir en la piedra compuestos como CO, O2, CO2, SO3, NO2 , entre otros. Hay que tener en cuenta que debido a la proximidad cada vez mayor entre las zonas industriales y las ciudades y pueblos, el viento esparce estas sustancias llegando a dichas ciudades y pueblos, donde mezclados con el agua de lluvia provoca compuestos que al penetrar en la piedra causan su destrucción.
A continuación citaremos los fenómenos más importantes de destrucción de la piedra por este motivo.
1)- SULFATACIÓN DE LA PIEDRA CALIZA.
Este proceso es causado cuando el sulfuro de hidrógeno (SH2) se oxida en contacto con la atmósfera creando (SO2) que al mezclarse con el agua (H2O), que accede a la piedra caliza, forma el ácido sulfuroso (SO3H2), La reacción de este ácido creado a partir de las reacciones descritas con el carbonato cálcico (CO3Ca) presente en la piedra caliza origina la formación de sulfito cálcico (SO3Ca). Este compuesto se oxida con gran facilidad transformándose en sulfato de calcio (SO4Ca) que en presencia del agua se hidrata formándose yeso. El yeso en función de la humedad y la temperatura, sufre grandes aumentos de volumen, por lo que su aumento de volumen destruye la estructura interna de la piedra. A demás emigra con la humedad hacia el exterior de la piedra, cristalizando en forma de eflorescencias que destruyen la superficie externa de las piedras calizas.
Este proceso puede entenderse como “la corrosión de las piedras” o “cáncer de la piedra”.
En este proceso se libera anhídrido carbónico, el cual puede comenzar otro proceso que describimos en el siguiente punto. Los anhídridos son sustancias que proceden (al menos teóricamente) de ácidos por eliminación de agua. Como ejemplo, el anhídrido carbónico se forma al quitar una molécula de agua del ácido carbónico.
2- LA SOLUBILIZACION DE LAS CALIZAS.
el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera, se disuelve fácilmente en el agua formándose ácido carbónico (CO3H2). Este ácido reacciona con el carbonato cálcico o calcita de la piedra (CO3Ca) formándose el Bicarbonato cálcico (CO3H)2 Ca. Esta es una sal bastante soluble en agua causante en muchos casos de la degradación de la piedra, originando grandes presiones internas por la recristalización del carbonato en los huecos capilares internos de la piedra provocando un deterioro muy espectacular conocido como Meteorización de las calizas.
Un proceso similar ocurre en las Dolomías (La dolomía es una roca sedimentaria de origen químico compuesta básicamente de dolomita, cuya composición química es carbonato de calcio y magnesio [CaMg(CO3)2]. Fue distinguida de la caliza por el geólogo francés D.Dolomieu en el siglo XVIII, de ahí su nombre. La dolomía debe contener al menos 50% de dolomita; si contiene menos es una caliza dolomítica. Se considera pura cuando ese porcentaje pasa del 90%.) pero ocurre de forma más lenta por el contenido en magnesio.
3- Las alteraciones y destrucción del granito.
La estructura granítica se deteriora y se arruina por efecto de algunas reacciones que descomponen los silicatos de los feldespatos y de la mica que forman el granito. Esto tiene lugar de diferentes formas como se expone a continuación.
3.1.- Caolinización de los Feldespatos.
El anhídrido carbónico (CO2) mezclado con el agua, descomponen a los feldespatos y la mica por hidrólisis y carbonatación, lo que origina la formación de carbonatos alcalinos, es decir Caolin de los feldespatos y Clorita de la mica. Esto hace que el granito pierda parte de su cohesión, es decir su capacidad de mantener unidos los componentes que lo forman, si ha este efecto unimos los esfuerzos, presiones, abrasión, etc la piedra se degrada por la Caolinización.
3.2.- Solubilización de los feldespatos.
Cuando el porcentaje de dióxido de carbono en el agua es bajo, debido principalmente por temperaturas altas, disminuye su solubilidad por lo que se produce fundamentalmente una hidrólisis sin carbonatación, provocando el fenómeno conocido como Laterización.
En resumen debido a la acción química del agua, con o sin CO2 disuelto pueden descomponer naturalmente los granitos y rocas de composición similar por un fenómeno conocido como Meteorización de los Granitos.
3.3.- otras alteraciones en el granito y otras rocas análogas.
Las heladas, el cloruro sódico de los ambientes marinos, los ácidos Fluorhídricos, Clorhídrico y nítrico, atacan a las rocas mediante la formación de sales fácilmente solubles, que terminan por degradarlas y destruirlas.
DAÑOS VARIOS MAS TIPICOS DE LAS PIEDRAS NATURALES.
A continuación se exponen algunos de los daños más típicos y conocidos en las rocas naturales.
El cáncer de la piedra. Por descamación de la piedra en placas, normalmente debido a la existencia de calcio que procede o tiene su origen en el fenómeno de sulfatación explicado anteriormente.
La exfoliación. Debido a fenómenos de criptoflorescencias tal y como se ha explicado anteriormente.
La erosión. Puede ser debida a fenómenos químicos del agua ya explicados, por agentes patógenos exteriores como el viento, hielo, ambientes marinos, polvo en suspensión impulsado por el viento, etc.
El cambio de color. Producidas normalmente por eflorescencias de las sales disueltas, decolorando la piedra de distintos colores en función a los elementos disueltos.
La fisuración. Producida por esfuerzos mecánicos de solicitación a la piedra o debido a esfuerzos internos provocados por la alteración química de la piedra.
Las roturas. Estas son debidas a solicitaciones mecánicas a que son sometidos los elementos pétreos, a fenómenos térmicos y a fenómenos químicos internos.
Oxidación y alabeos. Fundamentalmente se producen en los mármoles y esta en función a su composición química, porosidad y su comportamiento térmico que se puede ver acelerado por esfuerzos físicos en combinación con las otras causas.
El oscurecimiento. Normalmente es el producto de la reacción de una eflorescencia en periodo de cristalización con el polvo atmosférico, industrial, humo de vehículos etc dando lugar a manchas oscuras. Estas manchas suelen aparecer en las zonas bajas del edificio, disminuyendo con la altura, debido fundamentalmente al efecto del tráfico.
Hay que estudiar cada tipo ya que varían los componentes químicos que forman estas manchas y no podemos tratarlas a todas del mismo modo o podríamos empeorar el ataque en la piedra.
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.
Está sobradamente demostrado el efecto nocivo de la contaminación atmosférica no sólo en el ser humano sino en todo el medio que nos rodea, incluyendo a las piedras. Los productos tales como el humo de chimeneas, quemadores industriales, vehículos, ambientes industriales y marinos provocan cambios en los componentes de las piedras provocando su destrucción.
Como contaminantes fundamentales podemos nombrar los siguientes: prioritariamente el Monóxido de carbono CO, seguido del dióxido de azufre SO2, el dióxido de carbono CO2, los óxidos del nitrógeno NO y NO2, a estos se añaden otros compuestos menos extendidos, sobre todo en zonas próximas a zonas industriales.
También hay que considerar los contaminantes tales como nubes de aerosoles, polvo en suspensión, hollin, etc.
LA CONTAMINACIÓN BIOLÓGICA.
Dentro de este concepto entendemos a los organismos vivos, ya sean microorganismos o bacterias, organismos superiores o plantas, y a los animales, ya sean insectos, aves, perros, etc, los cuales a través fundamentalmente de sus residuos y excrementos provocan el deterioro de la piedra.
Existen multitud de bacterias que atacan algunos de los compuestos que forman parte de la piedra, haciendo que esta se degrade y termine por destruirse. Hay bacterias que atacan el hierro (ferrobacilos), otras que necesitan nitrógeno, azufre, y fundamentalmente las más abundantes las cuales retiran el carbono del anhídrido carbónico, participando activamente en muchas de las reacciones químicas vistas anteriormente, acelerando el proceso y deteriorando la piedra con mayor rapidez.
Las especies vegetales también contribuyen a la degradación de las piedras, si bien es cierto que en menor medida los líquenes y los hongos parecen no dañar considerablemente a la piedra, existen otras especies, tales como hiedras, trepadoras, enredaderas, arbustos etc cuyas raíces penetran en la piedra donde engordan deteriorándola y acelerando la entrada de agua, actuando en muchos casos como cuñas de expansión que terminan por romper la piedra. Además suelen ser el hogar de insectos cuyos residuos contribuyen a aumentar el daño.
En cuanto a los animales, los más perjudiciales son sin duda las palomas, al defecar sobre las piedras depositando de este modo cantidades importantes de azufre y amoniaco que mezclado con el agua forman ácidos que atacan las piedras. Algo similar ocurre con los perros que orinan en los muros de piedra.
ATAQUE HUMANO.
En este apartado nos referimos a dos tipos de actos que degradan seriamente a los monumentos de piedra, destruyendo o dejando de proteger nuestro patrimonio artístico y monumental. Las formas de actuación de los Vándalos, van desde las típicas pintadas y grafitis las cuales no sólo manchan superficialmente la piedra, sino que penetran en ella ingresando productos químicos que pueden ser muy nocivos para la estructura interna de la piedra. Hay que tener en cuenta que al ser la piedra un material poroso, es muy difícil eliminar estas pintadas, siendo en muchos casos necesario utilizar productos ácidos o básicos para su eliminación, los cuales dejan restos que penetran en la estructura interna de la piedra provocando a la larga muchos de las patologías descritas anteriormente. En otros casos es necesario eliminar una capa superficial de la piedra para poder eliminar estas pintadas. Otro tipo de ataque que se realiza a menudo son los arañazos en las piedras, para escribir nombres, corazones, etc sin pensar en el daño que se causa a este material. El permitir que nuestra mascota orine en los muros de piedra, o directamente cuando son las personas las que lo hacen, también contribuye a su degradación. Simplemente se apela al civismo para conservar el patrimonio legado por nuestros antepasados, o simplemente para cuidar el elemento ajeno como si fuera nuestro.
Otra forma de actuar en la degradación de los monumentos y edificios de piedra, es precisamente la no actuación, es decir el no mantener y conservar estos edificios y elementos de forma responsable para poder conservar el mayor tiempo posible nuestro patrimonio.
DETERIORO MECÁNICO E INCOMPATIVILIDADES.
En este punto se considera a todas las degradaciones que se producen debido a la incapacidad de los elementos de piedra a asumir solicitaciones para las cuales no fue diseñada o por modificaciones del diseño original, lo que repercute en esfuerzos que originan grandes tensiones en los elementos de piedra provocando su rotura. Estamos hablando en este caso de la piedra como elemento constructivo capaz de absorber cargas, no como elemento decorativo.
Estos deterioros pueden ser debidos a multitud de causas, a continuación se citan algunos de ellos.
– Defectos en el material que compone la piedra como elemento constructivo. Betas terrosas, figuraciones internas, etc, que no se detectan y que con el tiempo y las solicitaciones acaban por dar serios problemas.
– Roturas mecánicas accidentales. Ya sean por la acción térmica, viento, hielo, o por golpes accidentales con las zonas más débiles de los edificios tales como cornisas, voladizos ,etc
– Fallo del material por agotamiento. No se usa el tipo de piedra adecuado capaz de absorber las cargas a las que es sometida, terminando por fallar y romper bajo las tensiones sometidas.
– Fallo de material por incorrecta disposición de este. Incorrecta colocación del material, hay que tener en cuenta que los elementos de piedra tienen betas o hebras y que hay que saber como colocarlas para que su capacidad portante sea mayor. Una incorrecta colocación, puede llevar a la fracturación del elemento.
– Fallo de arcos. Esto puede ocurrir por una incorrecta elección del material usado en estos, por mala disposición de los elementos que lo conforman, por una carga excesiva no prevista, etc.
– Problemas de fallos de cubierta. Filtraciones que degradan las argamasas o estropean los tirantes de los armazones, uniones de las artesas, etc
– Fallos en la cimentación. Errores en el cálculo de la cimentación, realización de obras de cimentación en edificios anexos que descalzan las viejas cimentaciones, escorrentías de agua que degradan los suelos donde se apoyan las cimentaciones, etc
– Fallos en las fábricas de piedra por el uso de una argamasa o mortero inadecuado no compatible con la piedra usada por su composición química, el uso de aguas salobres o con alto contenido en compuestos orgánicos para el amasado de los morteros y argamasas, etc. todo esto motiva que estos morteros sean ricos en sales que provocan entre otras causas ya vistas con anterioridad florescencias, criptoflorescencias y en definitiva degradación de la piedra.
– Incompatibilidades de materiales. En muchos casos la inserción de elementos de madera o de acero en las piedras provocan que estos se degraden con mayor rapidez, un dintel de madera que falla por ataque de xilófagos, puede hacer peligrar una edificación. La inclusión de anclajes metálicos, al oxidarse aumenta de volumen provocando rotura de la piedra por efecto cuña, o incluso incompatibilidad química entre el mortero o argamasa y la piedra.
Se ha tratado de explicar brevemente las principales causa por las que se degradan los elementos pétreos. En otras publicaciones se explicará como actuar para poder poner freno a los deterioros y conservar el mayor tiempo posible nuestros edificios, estatuas, catedrales, etc, que forman parte de nuestra historia y patrimonio y que debemos preocuparnos de legar a nuestros hijos en las mejores condiciones posibles.
