Es udio sob e los p ocesos de co osión (al e ación
química) de los ma e iales pé eos de la
Ca ed al de Se illa (España)
Co osion p ocesses (chemical de e io a ion)
on ie
s ones
used in
ie
Ca lied al
o
Se ille (Spain)
M. A. BELLO Y A. MARTÍN
Depa amen o de Química Analí ica
Facul ad de Química
Uni e sidad de Se illa
c/ P o . Ga cía Gonzalez, s/n - 41012 - Se illa
ESPAÑA
Fecha de ecepción: 18-X-1990
RESUMEN
Fac o es impo an es de al e ación que con ibuyen
de mane a signi ica i a al p eocupan e es ado de
deg adación de los ma e iales pé eos de la
Ca ed al de Se illa, esencialmen e los u ilizados con
ines o namen ales, son aquellos de na u aleza
an opogénica que, a a és de mecanismos de
co osión (al e ación química), de e minan las
p incipales mani es aciones mac oscópicas de
al e ación ca ac e ís icas de es e edi icio.
En es e in o me se ecogen algunos esul ados de
una in es igación ealizada sob e di e sos aspec os
de la al e ación química expe imen ada po los
p incipales li o ipos empleados en la cons ucción de
la Ca ed al de Se illa.
SUMMARY
Impo an ac o s o de e io a ion which con ibu e
signi ica ely o he wo ying s a e o deg ada ion o
he pe eous ma e ials in he Ca hed al o Se ille,
essen ially hose used o o namen al objec s, a e
hose o an h opogenic na u e which h ough
co osion mechanisms (chemical de e io a ion)
de e mine he main mac oscopical mani es a ions o
he cha ac e is ic de e io a ion o his building.
In his epo , some o he esul s o an
in es iga ion ca ied ou on di e se aspec s o
chemical de e io a ion expe ienced by he main
li ho ypes used in he cons uc ion o he Ca hed al
o Se illa a e ga he ed.
1.
INTRODUCCIÓN
La pied a se ha u ilizado ampliamen e desde hace
siglos como ma e ial básico en la cons ucción de
ob as monumen ales. Las es uc u as de pied a,
aun siendo más "du ade as" que aquellas de o os
ma e iales es án some idas siemp e al a aque po
agen es na u ales, si bien los daños se p oducen
gene almen e en el anscu so de g andes
espacios de iempo. Sin emba go, las ac i idades
humanas de la mode na sociedad indus ializada
han con ibuido, de mane a casi inad e ida, a
una acele ación d amá ica de la deg adación de
es uc u as pé eas pe enecien es a ob as
his ó icas has a el pun o de que en muchos casos
es posible pe cibi cla amen e año a año la
al e ación de monumen os cons uidos hace
cen u ias e incluso milenios.
1.
INTRODUCTION
S one has been widely used as a basic
ma e ial in he cons uc ion o monumen al
wo ks o many cen u ies. The s uc u es o
s one, al hough being ha de wea ing han
hose o o he ma e ials a e always open o
a ack by na u al agen s, he damage
no mally occu ing o e long pe iods o
ime, hiowe e , human ac i i ies in ou
mode n indus ialized socie y ha e
con ibu ed, wi hou ha dly being no iced, o
a d ama ic accele a ion in he de e io a ion
o pe eous s uc u es in his o ical wo ks so
much ha in many cases i is possible o
clea ly see he yea ly de e io a ion o
monumen s cons uc ed many hund eds o
e en housands o yea ago.
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h p://ma e cons ucc. e is as.csic.es
Tal es el caso de la Ca ed al de Se illa
que,
ubicada en el cen o u bano, es á
odeada po ías de al a densidad de
á ico; los alo es de SO2 y de o os
con aminan es a mos é icos en los
al ededo es del edi icio supe an con c eces
la media anual de la Ciudad.
Las llu ias, que en Se illa pueden i
acompañadas de ien os del SO, que
p o ocan el azo e po agua de la Ca ed al;
el hecho de que la capa eá ica se
encuen e a escasa p o undidad, lo que se
aduce en una impo an e ascensión
capila po las pa edes del edi icio; la
ue e insolación y la ele ada humedad
ela i a en la zona, con nieblas ecuen es
du an e una buena pa e del año, con lo
que se a o ecen los ciclos de
c is alización y disolución de sales; son
odos ellos ac o es de al e ación na u ales
impo an es en la Ca ed al de Se illa. Con
la len a acción des uc o a de dichos
ac o es colabo an, de una mane a
al amen e e icaz, los con aminan es
a mos é icos bien en o ma de gases,
p o enien es p incipalmen e de los
combus ibles usados en los mo o es de los
ehículos que ci culan y apa can en los
al ededo es del monumen o, o en o ma de
ma e iales pul e ulen os, que los ien os
p edominan es a as an hacia la Ca ed al
p oceden es de los muelles p óximos.
La co osión an opogénica, que pa ece se
¡a al e ación más ep esen a i a, la de
mayo signi icación, en el es ado ac ual de
de e io o de la Ca ed al, p oduce cambios
sus anciales en la na u aleza mac o y
mic oquímica de los ma e iales pé eos y
en su es uc u a y ex u a, como
consecuencia de p ocesos químicos u o
de ia con aminación ambien al.
2.
CONDICIONES AMBIENTALES
Dada la impo ancia que iene el en o no
en la al e ación de las pied as de la
Ca ed al de Se illa, se conside a
con enien e señala algunos da os de
in e és sob e las condiciones climá icas y
los índices de con aminación en el
ambien e más inmedia o al edi icio.
2.1.
Cüma ología {1-4)
Se illa pe enece a la egión climá ica
denominada "Con inen al a enuada, zona
su ". La empe a u a media anual es de
18"C,
y aunque las oscilaciones é micas
Such is he case o he Ca hed al o
Se ille which, loca ed in he u ban cen e,
is su ounded by oads o high a ic
densi y; he sulphu dioxide alues and
o he pollu an s in he a mosphe e in he
su oundings o he building well exceed
he yea ly a e age o he
ci y.
The ains, which can be accompanied by
sou hwes e n winds, p o okes he whip by
wa e on he Ca hed al; he ac ha he
ph ea ic laye is ound a low dep h is
ende ed in o an impo an capilla y
ascension in he walls o he building; he
high insola ion and ela i e humidi y in he
a ea, wi h equen ogs du ing a good pa
o he
yea ,
a ou s he sal c ys alliza ion
and dissolu ion cycles, e c; hese a e all
ac o s o impo an na u al de e io a ion in
he Ca hed al o Se ille.
The pollu an s o he a mosphe e as gases,
mainly coming om he combus ible uel
used in he engines o he ehicles which
ci cula e and pa k in he su oundings o
he building, o he pul e ulen ma e ials
which he p e ailing winds b ing om he
nea by docks collabo a e wi h he na u al
de e io a ion ac o s o he slow des uc i e
ac ion on he building.
The an h opogenic co osion, which seems
o be he mos ep esen a i e de e io a ion,
o majo signi icance in he ac ual s a e o
de e io a ion in he Ca hed al, p oduces
subs an ial changes in he mac o and
mic ochemical na u e o he pe eous
ma e ials and in i s s uc u e and ex u e,
as a consequence o chemical p ocesses
p oduc o he en i onmen al pollu ion.
2.
ENVIRONMENTAL CONDITIONS
Gi en he impo ance ha he en i onmen
has on he de e io a ion o he s ones in
he Ca hed al o Se ille, we conside i
con enien o poin ou some da a o
in e es on he clima ic condi ions and
con amina ion indexes in he nea e
su oundings o he building.
2.1.
Clima ology (1-4)
Se ille belongs o he clima ic egion
denomina ed "a enua ed Con inen al,
sou he n zone". The a e age annual
empe a u e is WC and al hough he
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h p://ma e cons ucc. e is as.csic.es
no son muy acusadas hay que des aca
los al os alo es de empe a u a que se
alcanzan du an e el e ano (la empe a u a
media de las máximas en los meses de
Julio y Agos o es ap oximadamen e de
36°C). El alo medio anual de adiación
sola es de 1.73 MWh/m^. La humedad
ela i a es al a, con una media anual del
68 %, y un g an núme o de días al año
con alo es p óximos, e incluso supe io es,
al 80 %. La p ecipi ación media anual es
de 585 l/m^, con un núme o medio de 80
días de llu ia al año. El ien o
p edominan e es del su oes e, gene almen e
con elocidades in e io es a los 6 km/h.
Los al os alo es en la empe a u a mínima
y bajas elocidades de los ien os
a o ecen la apa ición de enómenos de
in e sión é mica, lo que di icul a la
dispe sión de los con aminan es. Los al os
alo es de humedad ela i a y de adiación
sola acili an las eacciones químicas
secunda ias.
2.2.
Con aminación
En el en o no de la Ca ed al se alcanzan
medias dia ias de 225 ug/m^ de pa ículas
sedimen ables, 64 |ig/m de SO2 y
50
|ig/m^
de humos (5-7), alo es que
supe an la media de la ciudad y que dan
idea del al o g ado de con aminación a que
se encuen a some ido el monumen o. Las
mayo es concen aciones de SO2 se
alcanzan en la achada su del edi icio,
debido undamen almen e a las pa adas de
au obuses y al ele ado núme o de
ehículos de mo o de di e sa po encia que
apa can en sus p oximidades; alo es
igualmen e ele ados se han encon ado en
la achada de ponien e, u o del in enso
á ico en la A enida de la Cons i ución,
que bo dea la achada p incipal del edi icio.
Cabe señala , asimismo, la ele ada
concen ación encon ada en la acción
insoluble de la ma e ia sedimen able de
di e sos elemen os me álicos aza, algunos
de los cuales pueden ac ua como
ca alizado es en cie as eacciones químicas
con in luencia di ec a sob e la al e ación
del edi icio. El po cen aje de plomo en la
ma e ia en suspensión es del o den
del 0.5 %.
Exis e una elación muy di ec a en e la
concen ación de SO2, los ni eles de
inmisión de plomo y la in ensidad de
á ico en el en o no de la Ca ed al (8).
he mic oscilla ions a e no e y g ea we
ha e o emphasize he high empe a u es
ha a e eached in Summe ( he a e age
maximum empe a u e in July and Augus is
app oxima ely 36"C). The a e age annual
alue o sola adia ion is 1.73 MWh/m^.
The ela i e humidi y is high, he annual
a e age is 68 %, and a g ea numbe o
days i has alues nea o e en abo e
80 %. The a e age annual ain all is
585 l/m^ wi h an a e age o 80 days o
ain/yea . The p e ailing wind is
sou hwes e n, usually below 6 Km/h.
The high minimum empe a u e and low
wind speeds a ou he appea ance o
e mic in e sion phenomena which makes
he dispe sion o pollu an s di icul . The
high ela i e humidi y and sola adia ion
make seconda y chemical eac ions
easy.
2.2.
Poiiu ion
In he su oundings o he Ca hed al daily
a e ages o 225 ig/m^ o sedimen able
pa icles, 64 ig/m^ o SO2 and 50 ig/m^ o
smokes a e eached (5-7), alues which
su pass he a e age o he ci y and which
poin ou he high g ade o con amina ion
ha he building has o
su e .
The g ea es
concen a ions o SO2 a e eached on he
sou he n acade o he building due o he
buss ops and he high numbe o di e se
mo o ehicles which pa k nea by; he
same alues ha e been ound on he
wes e n side, due o he in ense a ic in
he A enida de la Cons i ución which
bo de s he main acade o he building.
I is wo h poin ing ou , a he same ime,
he high concen a ion ound in he
insoluble ac ion o he sedimen able ma e
o di e se ace me allic elemen s, some o
which can ac as ca alys s in ce ain
chemical eac ions wi h di ec in luence on
he de e io a ion o he building. The
pe cen age o lead in he suspended ma e
is a ound 0.5 %.
A di ec ela ion be ween he SO2
concen a ion, he le els o lead in mission
and he in ensi y o a ic a ound he
Ca hed al does exis (8).
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3. MATERIALES EMPLEADOS
Aunque según los A chi os Ca ed alicios se
han empleado en la cons ucción de la
Ca ed al de Se illa pied as p oceden es de
nnás de 20 can e as di e en es, sólo se han
encon ado en las zonas ex e io es
nna e iaies p oceden es de cinco can e as:
Pue o de San a Ma ía (Cádiz), que son,
con di e encia, los más abundan es del
edi icio pues o que cons i uyen
p ác icamen e la o alidad del ma e ial
es uc u al y g an pa e del o namen al;
Espe a (Cádiz), po o den de impo ancia
los segundos del edi icio, y aunque
cons i uyen la p ác ica o alidad de algunas
zonas del monumen o, es ecuen e que
apa ezcan mezclados con los del Pue o de
San a Ma ía en mo i os o namen ales;
ma e iales de las can e as de Monó a
(Alican e), U e a y Mo ón (ambas de
Se illa), sólo se hallan ep esen ados en
zonas muy conc e as de la Ca ed al y
cons i uyen una mínima pa e del conjun o.
3.1.
Ca ac e ís icas mlne alóglco-pe og á lcas
Pue o de San a Ma ía. Calca eni as
espa í icas más o menos bioclás icas, de
ex u a he e og anuda inequig anula , ma iz
espa í ica muy escasa, con g ado de
cemen ación bajo, lo que ocasiona una
po osidad in e g anula muy desa ollada,
con po os medianos a g andes, I egula es,
iníe conec ados o no, así como po os
móldicos.
Espe a. Bioespa i as de ex u a
he e og anuda inequig anula , de ma iz
espa í ica, ausen e en algunos casos, poco
cemen adas, con una po osidad media a
al a de ipo in e g anula a a o de po os
i egula es de amaño mediano a g ande,
no malmen e in e conec ados y ambién
po os móldicos. P ocesos de ec is alización
in e na impo an es, apizando la supe icie
de los huecos, especialmen e de los ósiles.
Monó a . Caliza Ju ásica de ex u a
coio o me eolí ica, con eoli os concén icos
con con o no ci cula muy homogéneo, bien
cemen ados po una ma iz mic oc is alina y
po g andes c is ales de calci a, lo que le
con ie e una po osidad p ác icamen e nula.
U e a. Bioespa i as más o menos
a enosas, de ex u a he e og anuda
inequig anula , de ma iz espa ís ica con un
g ado de empaque amien o y de
cemen ación mediano a al o. La po osidad.
3. MATERIALS EMPLOYED
Al hough, acco ding o he Ca hed al
a chi es, s ones om 20 di e en qua ies
ha e been employed in he cons uc ion o
he Ca hed al o Se ille; only ma e ials om
i e qua ies ha e been ound in he
ex e io a eas: Pue o de San a Ma ia
(Cádiz),
which a e, by a , he mos
common in he building as hey cons i u e
p ac ically all he s uc u al ma e ial and a
la ge pa o he o namen al; Espe a
(Cádiz) second in impo ance in he
building and al hough hey cons i u e nea ly
all he s ones in some a eas o he
building, i is equen o see hem mixed
wi h hose om Pue o de San a Ma ia o
o namen al pu poses; ma e ials om
Monó a (Alican e) U e a and Mo ón (bo h
in Se ille) qua ies a e only ound in e y
conc e e pa s o he Ca hed al and
cons i u e a minimum pa o he Conjun .
3A.
Mlne alogical-pe og aphlc cha ac e is ics
Pue o de San a Ma ia. Spa i ic calca eni es
which a e mo e o less bioclas ic,
he e og ained ingequig anula ex u e, e y
sca ce spa i ic ma ix wi h a low deg ee o
cemen a ion which causes a well-de eloped
in e g anula po osi y, wi h middling o la ge
po es, i egula , in e connec ed o no , as
well as mouldic po es.
Espe a. Biospa i es wi h he e og ained
inequig anula ex u e, o spa i ic ma ix,
absen in some cases, li le cemen ed, wi h
a middling o high po osi y o in e g anula
ype a ou ing i egula po es o middling o
la ge in size, no mally in e connec ed and
also mouldic po es. Impo an in e nal
ec ys alliza ion p ocesses, "d aping" he
su ace o he holes, specially he ossil
ones.
Monó a . Ju assic limes one o colo o m
ooli ic ex u e, wi h concen ic coli es wi h a
e y homogeneous ound shape, well
cemen ed by a mic oc ys alline ma ix and
by la ge c ys als o calci e which bes ows i
wi h a p ac ically null po osi y.
U e a.
Mo e o less a enóse biospa i es, o
he e og ained inequig anula ex u e, spa i ic
ma ix wi h a deg ee o packe ing and
cemen a ion middling o high. The po osi y,
which is middling o high, is mo e o en
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h p://ma e cons ucc. e is as.csic.es
que es de mediana a al a, se desa olla
más ecuen emen e a a o de po os
móldicos, es ando ambién ep esen ada po
ipo in e g anula , median e po os pequeños,
i egula es y no siemp e conec ados. Hay
una ec is alización calcí ica secunda ia muy
ex endida.
Mo ón. Calca eni a mic oespa ís ica
ec is alizada, de ex u a equig anuda
alo iomo a, cuya ma iz, inicialmen e de
g ano ino, ha sido pos e io men e
ec is alizada. El g ado de cemen ación y
empaque amien o es mediano. La po osidad
es in e g anula , mediana a al a, con po os
pequeños-medianos i egula es y
ecuen emen e conec ados.
3.2. Composición mac oquímica
En la Tabla I apa ecen las composiciones
medias de los dis in os ipos de pied as
empleados en los ex e io es de la Ca ed al
de Se illa. Cabe señala la g an
a iabilidad en la composición mac oquímica
que p esen an aquellas p oceden es de las
can e as del Pue o de San a Ma ía. Los
alo es incluidos en la abla co esponden
a mues as del sus a o no al e ado de
pied as del edi icio. La iden i icación de las
can e as de p ocedencia de los ma e iales
pé eos del monumen o ue posible
median e écnicas quimiomé icas (9).
de eloped owa ds mouldic po es, also
being ep esen ed by he in e g anula ype
by means o small i egula po es no
always connec ing. The e is a widesp ead
seconda y calci ic ec ys alliza ion.
Mo ón.
Rec ys allized mic ospa i ic
calca eni e, equig ained alo iomo phic
ex u e whose ma ix, ini ially o ine g ain,
has been la e ec ys allized. The deg ee o
cemen a ion and packe ing is middling. The
po osi y is in e g anula , middling o high,
wi h small o middle sized i egula po es
which a e equen ly connec ed.
3.2. IVIac ochemica! composi ion
In Table I he a e age composi ions o he
di e en ypes o s ones used in he
ex e io s o he Ca hed al o Se ille a e
shown. We emphasize he g ea a ia ion in
he mac ochemical composi ion
which hose p oceeding om he Pue o de
San a Ma ia qua ies p esen . The alues
included in he able co espond o samples
om he non-de e io a ed subs a um o he
s ones om he building. The iden i ica ion
o he qua ies o o igin o he pe eous
ma e ials was possible by chemome ic
echniques (9).
TABLA I (TABLE I)
Composición mac oquímica media de los dis in os li o ipos empleados en la cons ucción de la
Ca ed al de Se illa
(Types o s ones used in he Ca hed al o Se illa: ep esen a i e chemical analises)
Pue o de
San a Ma ia
Espe a
Monó a
U e a
Mo ón
Pé dida po
calcinación
(Coss on igni ion)
22.44
23.87
25.70
28.08
31.05
35.23
40.67
43.43
42.70
29.68
SÍO2
48.34
44.52
40.40
34.97
27.85
19.17
4.43
0.06
2.33
27.37
AI2O3
0.26
0.25
0.23
0.18
0.33
0.12
0.78
0.02
0.29
2.15
Fe203
0.16
0.14
0.15
0.14
0.20
0.12
0.78
0.02
0.29
1.56
CaO
27.97
30.25
32.51
35.61
39.61
44.41
51.28
55.18
52.80
35.53
MgO
0.13
0.13
0.12
0.12
0.17
0.19
0.41
0.25
0.64
1.30
Na20
0.07
0.11
0.08
0.06
0.09
0.10
0.07
0.87
0.67
0.66
K2O
0.09
0.13
0.09
0.08
0.09
0.10
0.18
0.23
0.29
0.54
SO3
0.48
0.57
0.63
0.64
0.35
0.33
0.51
0.43
0.42
0.77
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Como se puede obse a , se aía en
odos los casos de ma e iales
eminen emen e calizos, lo que jus i ica,
como se e á más adelan e, su ele ada
"sensibilidad" al a aque po sus ancias
acidas, y más conc e amen e al dióxido de
azu e.
4.
ESTADO DE ALTERACIÓN DE LOS
MATERIALES PÉTREOS
Aunque en la Ca ed al de Se illa se
p esen an mani es aciones mac oscópicas
de al e ación de muy di e sa índole (10),
los indicado es isuales de al e ación más
signi ica i os son aquellos que co esponden
a p ocesos de co osión a causa de la
con aminación ambien al:
— Depósi os, undamen almen e de
inquemados, que ac úan como pun os
p e e enciales en el anscu so de las
eacciones químicas po su g an
capacidad de abso ción y adso ción, y
— Cos as, o madas mayo i a iamen e po
sul a o calcico, que con ecuencia
poseen g an espeso y que son u o
del a aque químico del SO2; és as al
desp ende se dejan al descubie o
ma e ial a enizado, más "sensible" a un
pos e io a aque.
Gene almen e, ambos indicado es suelen
apa ece ín imamen e asociados.
4.1.
Composición mac oquimica
Pa a es ablece la a iación en la
composición mac oquímica de los ci ados
p ocesos de al e ación, en cada pun o de
mues eo se lia ob enido una mues a
supe icial y una p o unda inal e ada. En
de e minados casos se es udia on mues as
de p o undidad in e media en e ambas, a
in de comp oba la a iación p og esi a en
la composición.
Como puede ap ecia se en la Figu a 1, al
p og esa la al e ación a disminuyendo el
alo de pé dida po calcinación, así como
aumen a el po cen aje de SO3. La
na u aleza del compues o o mado, sul a o
calcico, se ha pues o de mani ies o
median e es udios po di acción de
ayos X. En !a Figu a 2 se obse a como
As can be sean, lie ma e ials used in
e e y case a e eminen ly calca eous, which
Jus i ies,
as can be seen
la e ,
i s high
"sensi i eness"
o
a acl<
by acid subs ances
and o be mo e exac o sulphu dioxide.
4. DETERIORATION STATE OF THE
PETREOUS MATERIALS
Al hough he e a e
mac oscopical
mani es a ions
o e y di e en na u es in
he Ca hed al o Se ille (10), he isual
indica o s o he mo e signi ican
de e io a ions
a e hose which
co espond
o
co osion
p ocesses due o
en i onmen al
pollu ion.
— Deposi s, basically
non-bu n ,
ha ac as
p e e en ial poin s in he chemical
eac ions o hei g ea capaci y o
abso p ion and adso p ion.
— C us s, mainly o med by calcium
sulpha e which equen ly possess g ea
hickness and a e a esul o chemical
a ack by SO2; when hese all o lea e
he a enóse ma e ial open o a u he
a ack.
Gene ally bo h indica o s seem o be
in ima ely associa ed.
4.1.
Mac ochemical composi ion
To es ablish he a ia ion in he
mac ochemical composi ion
o he ci ed
p ocesses o
de e io a ion
we ha e aken a
supe icial sample and one dep h
unchanged om each
sampling
poin ; in
ce ain cases, samples aken om a dep h
be ween he o he wo we e s udied wi h
he aim o checking he p og essi e
a ia ion in he composi ion.
As can be seen in Figu e 1 as he
de e io a ion p og esses, he loss o igni ion
dec eases and he pe cen age o SO3
inc eases. The na u e o he compund
o med, calcium sulpha e, has been shown
by X- ay di ac ion. In igu e 2 we can see
how he de e io a ion p oduces a dec ease
in he quan i y o he o iginal calci e and
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la al e ación p oduce una disminución en la
can idad de la calci a o iginal y la apa ición
de yeso. El g ado de con e sión llega a
se en algunas mues as es udiadas an
ele ado, que se ap oxima al 80 %.
El pa áme o SÍO2/R2O3 (po cen aje de
sílice/suma de los po cen ajes de óxido de
hie o y aluminio) es un índice del g ado
de al e ación en ma e iales pé eos con
po cen ajes de SÍO2 medios y ele ados
(11-14).
En las mues as es udiadas se
obse a, en gene al, una disminución de
dicho pa áme o a medida que se a anza
hacia el ex e io de la pied a; es e
descenso p og esi o en e el co azón
inal e ado y la supe icie oscila en e un 7
y un 93 %, y gua da gene almen e elación
di ec a con el po cen aje de sul a es en la
pied a.
he appa i ion o gypsum. The deg ee o
con e sion becomes so high in some
sample ha i app oaches 80 %.
The SÍO2/R2O3 pa ame e (pe cen age o
qua z/sum o he pe cen ages o i on and
aluminium oxides) is an indica o o he
de e io a ion deg ee in pé eo us ma e ials
wi h high and midling pe cen ages o SÍO2
(11-14).
In he samples s udied we obse e,
in gene al, a dec ease in he pa ame e as
i ad ances owa ds he ex e io o he
s one; his p og essi e dec ease be ween
he non-de e io a ed co e and he su ace
oscilla es be ween 7 and 93 % and has a
di ec ela ionship wi h he pe cen age o
sulpha es in he s one.
40 ^
CLAVE:
ÍZZ] Pé dida; SO3 (CODE: ÍZZ1 Loss on igni ion; SO3
Fig.
1.—Va iación de los po cen ajes de pé dida po calcinación y SO3 con la p o undidad pa a a ias nnues as de la Ca ed al.
Fig. 1.— Va ia ion on pe cen ages o loss on igni ion and SO3 wi h he dep h o a ious Ca hed al samples.
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.lo VJ
INTERIOR
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i
62^
Q
C
Y
Y
^ I ^ Y
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Q
Y
w V
SUFERPICIH
^'
62° 2-
CLAVE:
C calci a; Q cua zo; Y yeso (CODE: C calci e; Q qua z; Y gypsum).
Fig.
2.—Di ac og amas de ayos X de una mues a al e ada y de su co espondien e mues a p o unda inal e ada.
Fig.
2.~X- ay
di ac ion diag ams o de e io a ed s one and co esponding unal e ed sample.
4.2.
Composición mic oquímica
El es ablecimien o de la a iación de la
composición mic oquímica como
consecuencia de los p ocesos de co osión
pe mi e elaciona los ac o es de
en iquecimien o de los mic ocomponen es
con los ac o es de al e ación.
Di e sas acciones an opogénicas ex e nas
han condicionado el g ado de
4.2.
Mic ochemicai composi ion
The es ablishing o he a ia ion o he
mic ochemicai composi ion as a
consequence o he p ocesses o co osion
pe mi s us o connec he ac o s o
en ichmen o he mic ocomponen s wi h he
de e io a ion ac o s.
Di e se ex e nal an h opogenic ac ions ha e
condi ioned he deg ee o en ichmen o
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J
•
30
1 .
1
SO J
Pb
1
% SO 5
ppiii IM)
— ^X ''*' 1
—
Fig.
3.—Con enidos de sul a o y plomo pa a a ias mues as de la Ca ed al.
Fig.
3.—'Sulpha e
and lead con en s o a ious samples om he
Ca hed al.
en iquecimien o de dichos
mic ocons i uyen es en la supe icie de la
pied a (15). Así, la incine ación de esiduos
u banos pa ece se la p incipal uen e de
apo e de zinc y cadmio al medio
ambien e; la combus ión de uel en
cale acciones y mo o es diesel, las de
anadio y níquel; la combus ión de
gasolinas la de plomo; no ienen o igen an
cla o las de aluminio, hie o, cobal o,
i anio, c omo y manganeso, aunque
posiblemen e, sus uen es p incipales sean
la e osión del suelo y esencialmen e las
pa ículas que, a as adas po los ien os
del su oes e, p o ienen de las aenas de
ca ga y desca ga en la zona po ua ia de
Se illa, p óxima al cen o de la ciudad.
En la Figu a 3 se ep esen an los
con enidos de sul a o y plomo pa a a ias
mues as de la Ca ed al; se obse a como
el con enido de plomo disminuye hacia el
in e io de la pied a, lo que indica su
apo e ex e no. Po o a pa e, la elación
exis en e en e el po cen aje de
sul a es en la pied a y el con enido en
plomo de la misma, hace pensa que la
p incipal uen e de dióxido de azu e en los
al ededo es del edi icio es la ci culación
de au omó iles.
a ious
mic ocomponen s
on he su ace o
he s one (15). So, he incine a ion o
u ban edidues seem o be main sou ce o
con ibu ion
o zinc and cadmium o he
en i onmen ; he
combus ion
o ue i in
hea e s and mo o engines hose o
anadium and niquel; he
combus ion
o
pe ol ha o
lead.
Those o
aluminium,
i on, cobal , i anium, ch omium and
manganese do no ha e such a clea o igin
al hough hei main sou ces a e possibly
he g ound e osion and essen ially he
pa icles, which b ough by he
sou hwes e n winds, come om he ask o
loading and unloading in he dock a ea o
Se ille, nea he ci y cen e.
In Figu e 3 he lead and sulpha e, con en s
a e ep esen ed o se e al samples om
he Ca hed al; we see how he lead
con en dec eases owa ds he in e io o
he s one, which indica es i s ex e nal
con ibu ion.
On he o he hand he
ela ionship exis ing be ween he sulpha e
pe cen age in he s one and he lead
con en makes us belie e ha he main
sou ce o sulphu dioxide in he
su oundings
o he building is om he
ci cula ion o mo o ca s.
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN, Vol. 40.
n.°
217, ene o/ eb e o/ma zo
1990 25
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quedando así "suel os" los ooli os. Las
mac oes uc u as calcí icas su en un
p oceso de disg egación, Figu a 13(b), que
comienza po un "picado". Po simili ud con
o os es udios ealizados po los au o es,
és e úl imo p oceso pod ía ene su o igen
en "choques é micos" pues o que du an e
el e ano pueden alcanza se du an e el día
empe a u as p óximas a ios 60"C en la
supe icie de la pied a.
El hecho de que no se ap ecien
o maciones de yeso puede debe se al
acabado " ino" que p esen an es os
m.a e iales en el edi icio ya que son
ela i amen e nue os ( inales del s. XIX,
comienzos del s. XX), po lo que se han
is o poco al e ados po agen es na u ales;
9! dióxido de azu e pa ece a aca
p e e en emen e la ma iz mic oc is alina
pe o en una capa muy supe icial, po lo
que el yeso o mado puede se "ba ido"
ácilmen e po el agua de llu ia.
4.4.4. Ma e iales de U e a
Mic oscópicamen e son ma e iales de
aspec o muy he e ogéneo con impo an es
p ocesos de ec is alización calcí ica
secunda ia, Figu a 14.
En cuan o al ma e ial al e ado, cabe
des aca la o mación de mac opo os,
Figu a 15, debidos posiblemen e a
enómenos de disolución- ec is alización ya
que se localizan en las zonas bajas de la
achada su , con ue e insolación y
" ee". The calci ic mac os uc u es unde go
a p ocess o disag ega ion, Figu e 13(b),
wiiicii s a s wi íi a "pi ing". Fo simila i y
wi h o he s udies ca ied ou by he
au ho ,
his las p ocess could ha e i s
o igin in he mal a ia ions since, du ing
Summe , empe a u es a ound SO'C can be
eached on he su ace o he s one.
The ac o no being able o see gypsum
o ma ions could be due o he "smoo h"
inishing which hese ma e ials p esen in
he building as hey a e ela i ely new (end
o nine een h cen u y, beginning o he
wen ie h) so ha hey ha e no been e y
de e io a ed by na u al agen s. The sulphu
dioxide seems p e e ably o a ack he
mac oc ys alline ma ix bu on a e y
supe icial laye so he gypsum o mad can
be "b ushed
away"
by ainwa e .
4.4.4.
.Ma e ials om U e a
Mic oscopically hey a e ma e ials o a e y
he e ogeneous appea ance wi h impo an
seconda y calci ic ec ys alliza ion p ocesses,
Figu e 14.
in espec o he de e io a ed ma e ial, we
emphasize he o ma ion o mac opo es,
Figu e 15, due o disolu ion- ec ys alliza ion
phenomena which a e loca ed on he lowe
a eas o he sou he n acade, wi h s ong
insola ion and capilla y ascension o
wa e .
Fig.
14.—Mic oío og aíía de ma e ial inal e ado p oceden e de
U e a (x880).
Fig.
14.—SEI /1 mic og ap i
o
non-de e io a ed s one
om U e a
(X880).
Fig.
15.—Mic oío og aíía de ma e ial ai e ado p oceden e de
U e a (x41).
Fig.
15.—SEhA
mic og aph o de e io a ed building s one om
U e a (x41).
32 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN, Vol. 40, n.' 217, ene o/ eb e o/ma zo 1990
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ascensión capila de agua del subsuelo.
Apa ecen ambién ecuen es g ie as y,
debido a la al a humedad a que se
encuen a some ida la pied a, se da una
ex ao dina ia p oli e ación de hongos.
4.4,5.
Ma e iales de Mo ón
El aspec o gene al de los ma e iales de
es a p ocedencia es el que se ap ecia en
la Figu a 16, es uc u a ela i amen e
homogénea en la que se halla muy
ex endido el enómeno de ec is alización.
El a aque p oducido po el SO2 sob e los
ma e iales del edi icio se mani ies a con la
o mación de c is ales de yeso,
gene almen e muy aislados, Figu a 17.
Debido a que es os ma e iales, al igual
que ios de U e a, se encuen an en zonas
bajas del edi icio, el ascenso capila de
agua del subsuelo ha p o ocado el
edondeamien o de las es uc u as p imi i as.
C acks also o en appea and, due o he
high humidi y which he s one unde goes,
he e is an ex ao dina y ungi p oli ¡ca ion.
4.4.5.
Ma e ials om Mo ón
The gene al appea ance o ma e ials om
his place is ha which is shown in igu e
16, a ela i ely homogeneous s uc u e in
which ec ys alliza ion phenomena a e
widely ound.
The SO2 a ack on he building is shown
by he o ma ion o gypsum c ys als, usually
isola ed, igu e 17. As hese ma e ials, like
hose om U e a, a e ound in he low
a eas o he building, he capilla y
ascension o wa e has p o oked he
ounding o he p imi i e s uc u es.
Fig.
16.—Mic o o og a ía de ma e ial inal e ado p oceden e de
Mo ón (x160).
Fig. 16.—SEM mic og ap i o non-de e io a ed building s one
om Mo ón (x160).
Fig.
17.—Mic o o og a ia de ma e ial al e ado p oceden e de
Mo ón (x940).
Fig. 17.—SEM mic og aph o de e io a ed building s one om
Mo ón (x940).
4.5. Expe iencias del al e ación acele ada
A in de es ablece los mecanismos de
al e ación po a aque con SO2, se han
ealizado expe iencias de al e ación
acele ada, en las que mues as de can e as
del Pue o de San a Ma ía y Espe a han
sido some idas, du an e más de 700 ho as,
a una a mós e a de 1.000 ppm de SO2, en
condiciones de sa u ación de humedad y
ciclos de humedad, man eniéndose cons an e
la empe a u a (40°C).
4.5. Accele a ed de e io a ion expe iences
Fo es ablish he de e io a ion mechanisms
o he SO2 a ack we ha e ca ied ou
accele a ed de e io a ion expe iences on he
samples om he Pue o de San a Ma ia
and Espe a qua ies o mo e han 700
hou s, a an a mosphe e o 1.000 ppm o
SO2, in condi ions o sa u a ion o humidi y
and 40'C.
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN, Vol. 40, n." 217, ene o/ eb e o/ma zo 1990 33
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Po obse ación con mic oscopio óp ico, se
cons a a que la pene ación del a aque es
muy enue y apenas alcanza los p ime os
0.05 mm, o mándose una capa lige amen e
más blanca.
Los di ac og amas de ayos X mues an la
apa ición de yeso, como p incipal p oduc o,
jun o con algo de sul i e calcico; se
p oduce igualmen e una educción del
con endido de calci a.
La simili ud en la apa iencia óp ica y los
da os de di acción de ayos X
co espondien es a condiciones de
sa u ación de humedad y a ciclos de
humedad con as a con la apa iencia
obse ada con mic oscopio elec ónico de
ba ido. La simulación de ciclos de
humedad, incluyendo llu ia, da luga a la
disolución de! sul a o calcico o mado en la
capa más ex e na y el subsiguien e a aque
a capas más in e io es.
La mo ología de las al e aciones
obse adas pa ece indica que el a aque
químico debe p oduci una disolución p e ia
de la calci a que subsiguien emen e da
luga a la c is alización y c ecimien o de
g anos de yeso al e apo a se el agua de
solución.
En la Figu a 18 se pueden obse a las
al e aciones expe imen adas en la pied a
del Pue o de San a Ma ía a ni el
mic oscópico, en a mós e a de SO2 y
The
obse a ion
by ligh
mic oscopy
show
ha he pene a ion o he
a acl<
is e y
eeble and ha dly eaches he i s 0.05
mm, o ming a sligh ly whi e
laye .
The X- ay
di ac og ams
show he
appa i ion o
gypsum,
as he main p oduc ,
oge he wi h some calcium sulphi e; a
educ ion in he calci e con en is also
shown.
The simila i y in he op ic appea ance and
he X- ay
di ac og ams
da a
co esponding
o he sa u a ion o humidi y
condi ions
and
cycles o
humidi y
con as wi h he
appea ance obse ed by scanning elec on
mic oscopy.
The simula ion o
humidi y
cycles, including ain, gi es ise o he
dissolu ion
o calcium sulpha e o med on
he ou e laye and he subsequen a ack
on he inne laye s.
The
mo phology
o he de e io a ion
obse ed seens o indica e ha he
chemical a ack mus p oduce a p e ious
dissolu ion
o he calci e ha
subsequen ially
gi es ise o he
c ys alliza ion
and g ow h o
gypsum
g ains
on upon he e apo a ion o he wa e
solu ion.
In Figu e 18 we can see he de e io a ion
expe imen ed in he s one om Pue o de
San a Ma ia a
mic oscopic
le el, in SO2
a mosphe e and humidi y sa u a ion
Fig.
18.—Mic o o og a ía de ma e ial p oceden e del Pue o de
San a Ma ia some ido a expe iencias de al e ación acele ada
(X2.000).
Fig.18.SEM
mic og aph
o
s one
om Pue o de San a Ma ia
be o e accele a ed de e io a ion expe iences (x2.000).
34 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN, Vol. 40, n." 217, ene o/ eb e o/ma zo 1990
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condiciones de sa u ación de hunnedad. La
supe icie de la mues a apa ece cubie a
po una cos a ag ie ada y con o i icios,
o mada po CaS04, según indica la
mic osonda de ayos X. En algunas zonas
donde no apa ece la cos a se ap ecian
c is ales de yeso no pe ec amen e
o mados unidos a la supe icie.
La supe icie de las mues as de Espe a
p esen a un aspec o simila al de mues as
inal e adas, se de ec a la p esencia de
sul a o calcico en can idad ap eciable y la
o mación de g ie as.
La con luencia en mues as al e adas
na u almen e de o os ac o es de al e ación
na u ales, además de aquellos de acción
química, pod ía jus i ica la ap eciablemen e
di e en e mo ología mic oscópica de
al e ación obse ada en pied as some idas
a al e ación al medio ambien e na u al y
aquellas al e adas en a mós e as con oladas.
CONCLUSIONES
1) Los p incipales ac o es de al e ación
que de e minan el p eocupan e es ado
de de e io o de la Ca ed al de Se illa
son de na u aleza an opogénica y, a
a és de mecanismo de co osión,
de e minan los dos ipos de indicado es
de al e ación más ca ac e ís icos en
es e edi icio: las cos as y los depósi os
supe iciales.
2) La a iación de la composición
mac oquímica se debe, en la Ca ed al
de Se illa, a un no able inc emen o de
la concen ación de sul a es, que puede
pasa de un alo de al ededo al
0.5 % de SO3 (zona in e na del
ma e ial,
no al e ada) has a alo es del
42 % (ap oximadamen e 71.5 % de
CaS04) en las pa es más al e adas.
3) Median e el es udio po di acción de
ayos X se ha podido comp oba que el
a aque po SO2, p e ia oxidación a
SO3,
sob e las pied as calizas p o oca
la ans o mación de la calci a en yeso.
4) Como consecuencia de p ocesos de
co osión se p oduce un no able
en iquecimien o en elemen os aza,
pues o de elie e en su composición
mic oquímica. Exis e una es echa
elación en e dicho en iquecimien o en
elemen os aza y los depósi os
condi ions. Tlie su ace o lie sample is
co e ed by a c acked c us wi h holes
o med by CaSÜA, acco ding o mic op obe
da a, in some a eas whe e he c us ing
does no
appea ,
he e a e gypsum c ys als,
no ye pe ec ly o med, joined o he
su ace. •
The su ace o he Espe a samples shown
a simila appea ance o unal e ed s one
and he e a e a g ea amoun o CaS04
and c acks.
The
yux aposi ion
o o he na u al ac o s
on he building s ones, besides hose o
chemical ac ion, could jus i y he
app eciably di e en
mic oscopic mo phology
o
de e io a ion
obse ed in s ones ha
ha e unde gone de e io a ion in he na u al
en i onmen o hose de e io a ed in
accele a ed
condi ions.
CONCLUSIONS
1) The main ac o s o
de e io a ion
which
de e mine he wo ying s a e o he
Ca hed al o Se illa a e
an h opogenic
o igin and, by
co osion
mechanisms
de e mine he wo ypes o
indica o s
o
de e io a ion mos
cha ac e is ics
in his
building: c us ing and supe icial deposi s.
2) The a ia ion in he mac ochemical
composi ion
in he Ca hed al o Se ille
is due o a no able inc ease in he
concen a ion
o
sulpha es,
which can
ange om a alue o a ound 0.5 % o
SO3 (in e nal a ea o ma e ial unal e ed)
o 42 % (app oxima ely 71,5 % o
CaS04) in he mos de e io a ed s ones.
3) By X- ay
di ac ion
s udies we ha e
been able o check ha he SO2 a ack
on he
limes ones
p o okes a
ans o ma ion
o calci e in o gypsum.
4) As a consequence o
co osion
p ocesses, a ema kable en ichmen in
ace elemen s is p oduced, ou s anding
in i s
mic ochemical
composi ion.
A close
ela ionship
be ween he en ichmen in
ace elemen s and he supe icial
deposi s, and be ween hese and he
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supe iciales y en e és os y el á ico
odado. La p esencia de algunos de
esos elemen os jus i ica la oxidación
ca alí ica del SO2 a SO3.
5) Exis e una e iden e co elación en e el
g ado de al e ación de los ma e iales
pé eos, la concen ación de plomo y la
ubicación de los mismos en el edi icio.
6) La concen ación de sales solubles en
los ma e iales pé eos al e ados gua da
ambién una e iden e elación con los
ci ados p ocesos de al e ación química,
y es án cons i uidas esencialmen e po
sul a es. Los alo es de conduc i idad
(salinidad o al) oscilan en e 45 |j,s/cm
pa a las zonas no al e adas has a
800 jis/cm pa a las pa es más
al e adas de los mismos.
7) La mo ología mic oscópica de al e ación
po SO2 es ca ac e ís ica de cada
li o ipo.
8) Se ha ep oducido en el labo a o io el
mecanismo de al e ación po a aque con
SO2 median e expe iencias de al e ación
acele ada, poniéndose en e idencia la
acción concomi an e de o os ac o es
de al e ación na u ales.
AGRADECIMIENTO
Los au o es desean exp esa su
ag adecimien o al D . Edua do Mayo al
Al a o del Depa amen o de Geología y
Mine ía de la Uni e sidad de Se illa po su
colabo ación en los da os
mine alógicos-pe og á icos.
a ic is ound. T ie p esence o some
o iese elemen s jus i ies he ca ali ic
oxida ion o SO2.
5) An e iden co ela ion exis s be ween he
deg ee o de e io a ion o pe eous
ma e ials, i s lead cocen a ion and hei
loca ion in he building.
6) The concen a ion o soluble sal s In he
de e io a ed s ones also has an e iden
ela ionship wi h he ci ed p ocesses o
chemical de e io a ion, and hey a e
cons i u ed essen ially by sulpha es. The
alues o conduc i i y ( o al salini y)
oscilla e be ween 45 JXS/C/T? In he
non-de e io a ed s ones o 800 iS/cm in
he mos de e io a ed ones.
7) The mic oscopic mo phology o
de e io a ion by SO2 Is cha ac e is ic o
each ll ho ype.
8) The mechanism o de e io a ion by SO2
a ack has been ep oduced in he
labo a o y by means o expe iences o
accele a ed de e io a ion, disco e ing he
concomi an ac ion o o he na u al
ac o s o de e io a ion.
ACKNOWLEDGEMENTS
We app ecia e g ea ly he collabo a ion o
D . Edua do Mayo al Al a o (Depa amen o
de Geología y Mine ía, Uni e sidad de
Se illa) o he mine alogical-pe op aphic
da a.
REFERENCIAS
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36 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN, Vol. 40, n.° 217, ene o/ eb e o/ma zo 1990
© Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas
Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc)
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(pendien e).
(16) NORMAL (CNR/ICR) 13/83 "Dosaggio dei sali solubili".
publicación del ICCET/CSIC
INSPECCIÓN DE OBRAS DAÑADAS
POR CORROSION DE ARMADURAS
El p esen e Manual a di igido p incipalmen e a écnicos especializados y
labo a o ios que ienen que in e eni en el dic amen de la si uación de
de e io o de es uc u as de ho migón a mado dañadas po co osión de
a madu as.
Comienza con un esumen eco da o io de los ac o es p incipales a los
que se pueden debe los daños p ema u os po co osión de a madu as,
pa a segui con algunas indicaciones de cómo se deben ealiza las inspec-
ciones, y de los ensayos y la me odología que se ecomienda ealiza pa a
pode dic amina con p ecisión las causas de daño.
A con inuación se hacen una se ie de comen a ios sob e la ida esidual de
es uc u as dañadas, sob e el iesgo de co osión u u a, el seguimien o
necesa io de una es uc u a epa ada y una b e e enume ación de mé o-
dos de epa ación y conside aciones básicas a ene en cuen a en la eco-
mendación de un de e minado mé odo. Se apo a una b e e elación biblio-
g á ica.
Finalmen e se incluyen en o ma de icha la desc ipción de algunos casos
de co osión de a madu as de ec ados en nues o país.
insliecdióii
díi^
b^iNáíB;
dañádais ¡po l»c»ii^
de a iiiiÉdUií ás; )M^
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IHH
p og ama ieiná ico
del
Consejo Supe io
de
In es igaciones Cien í icas
"Co osión
y
p o ección
de ma e iales"
Coo dinado :
S.
FELIU
subp og ama:
"Con oslón
de a madu as"
Ob a coo dinada po : C. ANDRADE
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN, Vol. 40, n." 217, ene o/ eb e o/ma zo 1990 37
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