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DETERIORO DE SILLARES GRANÍTICOS EMPLEADOS EN
UN EDIFICIO HISTÓRICO DE LA CIUDAD DE A CORUÑA (ESPAÑA)
DETERIORATION OF GRANITE ASHLARS EMPLOYED IN A HISTORIC BUILDING
IN THE CITY OF A CORUNA (SPAIN)
JORGE SANJURJO SÁNCHEZ1, JUAN RAMÓN VIDAL ROMANÍ1,
CARLOS ALBERTO SIMÕES ALVES2, DANIEL FERNÁNDEZ MOSQUERA1
(1) Instituto Universitario de Xeoloxía “Isidro Parga Pondal”. Universidade da Coruña.
(2) Núcleo de Investigação Geológica, Ordenamento e Valorização de Recursos.
Universidade do Minho. Braga, Portugal.
RESUMEN
Las rocas graníticas, utilizadas como material de construcción en edificios del Patrimonio Histórico están
expuestas a procesos de deterioro que incrementan su porosidad. Los estudios comparativos del deterioro en superficies naturales y sillares de roca granítica han sido escasos y normalmente se atribuye a
factores extrínsecos en ambos casos. Pocos trabajos han considerado el estado de deterioro de la roca
en la cantera de origen. En este trabajo se estudia el deterioro de un tipo de granito (leucogranito de San
Pedro) empleado en la construcción de edificios históricos de la ciudad de A Coruña. El estudio de la
porosidad de la roca de sillares de edificios y de las canteras de origen, sugieren que el elevado grado de
deterioro en monumentos está relacionado con el empleo de roca ya meteorizada. De hecho, las características intrínsecas de la roca explican la existencia de un avanzado estado de deterioro.
The granitic rocks, used as building materials in Heritage buildings are exposed to erosion processes that
increase their porosity. Comparative studies of the decay in natural surfaces and granitic rock ashlars, has
been limited and is usually attributed to extrinsic factors in both cases. Few studies have considered the
deteriorating state of rock in the quarry. This paper explores the deterioration of a type of granite
(leucogranito de San Pedro) used in the construction of historical buildings in the city of A Coruna. The
study of the porosity of the rock ashlars of buildings and original quarries, suggest that the high degree of
decay in monuments is related to the use of weathered rock. Indeed, the intrinsic characteristics of the
rock explain the existence of an advanced decay.
Palabras clave: rocas graníticas, patrimonio, sillares, deterioro, porosidad, meteorización.
Key words: granitic rocks, heritage, ashlars, decay, porosity, weathering.
VII CIA – S5: PATRIMONIO CONSTRUIDO Y RESTAURACIÓN
ABSTRACT
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I. INTRODUCCIÓN
Las rocas graníticas se ven sometidas a procesos de meteorización y deterioro, precursores de la erosión, determinados por factores intrínsecos propios de la roca y extrínsecos propios del medio que las
rodea. Los factores intrínsecos son aquellos que refieren a sus características mineralógicas, textura, discontinuidades y estructuras minerales que condicionan la meteorización. Los factores extrínsecos, principalmente el clima, se relacionan con la acción que producen la temperatura y la humedad, que determinan el tipo y tasa de meteorización. Sin embargo, la meteorización de rocas empleadas como material de
construcción se considera un caso particular de meteorización debido a que su estudio requiere considerar otros factores. El empleo de roca de mala calidad o defectuosa (con heterogeneidades y/o abundante fisuración consecuencia de su historia petrogenética/tectónica) como material de construcción facilitan su degradación en el patrimonio construido (Iñigo et al., 1994). A pesar de ello, su uso es frecuente
debido a su mayor facilidad de labrado lo que favorece la aparición de erosiones diferenciales en materiales o capas más blandas provocando una prematura degradación (Matias y Alves, 2002). Además, la
historia de cada construcción puede tener repercusiones en el deterioro de los sillares de roca (reconstrucciones, malas cimentaciones con reparto irregular de cargas, fatiga de materiales, etc.). De hecho, un
factor importante es el empleo de materiales pétreos aglomerantes (Álvarez de Buergo y González-Limón,
1994) como hormigones, morteros, revocos y enlucidos, con características físicas y químicas muy diferentes a las de las rocas graníticas.
Generalmente, los efectos mas visibles de la erosión son la desagregación granular, arenización, desplacamiento, descamación superficial o alveolización. Sin embargo, la meteorización tiene una serie de efectos previos menos visibles, precursores de los anteriores como la fisuración. De hecho, la porosidad y permeabilidad en granitos son muy bajas y sólo aumentan con la fisuración y fracturación de la roca que
constituye su permeabilidad secundaria, que añade la capacidad de transmitir fluidos. Esta porosidad y
penetrabilidad aumenta debido al número, tipo y conexión de estas fisuras por unidad de volumen y controla igualmente las propiedades mecánicas de la roca (resistencia a compresión).
En la cantera (cuya actividad se detuvo en la segunda mitad del siglo XX) se diferencian dos tipos de leucogranito en cuanto a la alteración:
• CSP1: en la zona más nororiental el granito tiene una tonalidad más clara (casi blanco), es más
duro y aparece menos alterado y fracturado (figura 1).
• CSP2: en la parte suroccidental el granito tiene un tono más amarillo, más fracturado (figura 2) y
se deshace con cierta facilidad (arenizado en algunos casos).
La forma de deterioro más frecuente y generalizada del leucogranito de San Pedro es la descamación, y
la formación de placas, ligadas a las foliaciones tectónicas y orientaciones de minerales de la roca
(Sanjurjo Sánchez, 2005). En muy pocos casos, se observan otro tipo de fenómenos erosivos como la
formación de alveolos, relacionados con heterogeneidades del leucogranito. La formación de escamas ha
sido relacionada con procesos de hidratación a favor de la foliación tectónica de la roca estudiada (Vidal
Romaní y Yepes Temiño, 2005). La formación de placas es un proceso generalizado en sillares de monumentos, y diversos autores la han relacionado con procesos de humectación y desecación, o contracción
VII CIA – S5: PATRIMONIO CONSTRUIDO Y RESTAURACIÓN
El leucogranito de San Pedro es el tipo de roca empleado en la construcción de algunos de los edificios
históricos mas relevantes de la ciudad de A Coruña (España). La cercanía de la cantera (en pleno casco
urbano), su facilidad de extracción y su grano fino adecuado para el tallado y trabajado de detalles arquitectónicos, explican su amplio uso en la histórica arquitectónica de la ciudad. Se trata de un leucogranito de grano fino, textura granuda y aspecto blanquecino, sin biotita, en ocasiones deformado aplastándose ligeramente los feldespatos y observándose cierta orientación.
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y dilatación por ciclos de temperatura, crioclastia y sobre todo haloclastismo. En el caso estudiado no
existe un único factor determinante. Las placas se han formado a favor de la foliación tectónica de la roca
y no se ha observado la existencia de factores exógenos concretos. Otras formas de alteración erosiva
como desagregación granular o alveolización son testimoniales. La mayor parte de estos procesos de
deterioro se observan, además, en la superficie de roca del entorno de la cantera de origen. Esto indica
que son las características intrínsecas de los granitos y la meteorización heredada de la cantera el factor
más determinante que propiciará la activación de estos procesos.
Figura 2. Vista general de la cantera de San Pedro en la zona surocciental.
Obsérvese la notable fracturación del granito alterado (CSP-2).
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Figura 1. Vista general de la cantera de San Pedro en la zona nororiental.
Obsérvese la tonalidad blanquecina del granito no alterado (CSP-1).
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Uno de los monumentos más relevantes de la ciudad, construido con este tipo de roca, es la Iglesia de
Las Capuchinas, situada en el centro de la ciudad y construida en 1715 por el famoso arquitecto
Fernando Casas y Novoa, cuya obra mas relevante es la fachada barroca de la catedral de Santiago de
Compostela.
El estado de conservación de los sillares de la fachada principal de la iglesia de las Capuchinas es muy
malo. La mayor parte de sillares presentan escamas y placas muy desarrolladas, por toda la fachada.
Estas placas afectan a la superficie de la mayor parte de sillares, son gruesas y duras.
Pero además, prácticamente toda la sillería está recubierta de pátinas y costras de yeso gruesas, muy
adheridas a la roca, y que se desprenden con las placas. En el interior de estas placas se observa con
frecuencia cristalización de sales (yeso). Las costras y pátinas se deben a la aplicación de un enlucido de
yeso (Sanjurjo Sánchez et al., 2004), cuya disolución y lavado ha propiciado la penetración de sales en al
zona subsuperficial de los sillares. En algunos sillares aislados se observa además una completa desagregación granular o arenización. Apenas se observa alveolización que se produce solo en ciertas caras
de pocos bloques. También son frecuentes las pérdidas de masa por erosión en molduras y detalles arquitectónicos (figura 3).
El objetivo de este trabajo es la evaluación del estado de meteorización y deterioro del granito del monumento y de la cantera de procedencia. Para ello, se tomaron probetas y esquirlas de roca de la variedad
no meteorizada (CSP-1) y meteorizada (CSP-2) de la cantera y de varios sillares de la Iglesia de las
Capuchinas (CAP-7, 8 y 9) para el estudio de su porosidad.
II. MATERIAL Y MÉTODOS
La porosimetría estudia la distribución volumétrica de los poros abiertos, según su tamaño de radio o diámetro. Para establecer la porosimetría de las muestras se realizan dos tipos de ensayos directos:
• Los métodos de succión se basan en la relación existente entre succión y contenido de humedad de un material, y permiten determinar su distribución de tamaños de poros. De hecho, la presión negativa o succión que retiene el agua en los poros capilares está en proporción inversa con
el diámetro del poro.
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Figura 3. Sillares erosionados en la fachada de la Iglesia de las Capuchinas.
En el círculo se aprecia un sillar en el que toda la parte superficial se ha desprendido.
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• El método de porosimetría de mercurio se basa en la presión a ejercer para lograr la penetración
en los poros abiertos de la piedra de mercurio. El aparato utilizado se denomina porosímetro y
permite medir el volumen total de poros de determinados diámetros, variando la presión aplicada. Es un método rápido al utilizar un equipo completamente automático.
En un material sólido de acuerdo con la definición de la IUPAC (International Union of Pure and Applied
Chemistry) se pueden diferenciar siete propiedades de un sólido poroso:
• Poro cerrado: se denomina así a un poro que no es accesible. Este tipo de porosidad reducirá la
densidad y la fuerza mecánica de un sólido.
• Poro de cuello de botella: son poros cuya entrada es más estrecha que el cuerpo del poro. Ya
que los procesos de transporte de gases o líquidos a través del sólido estarán determinados por
las constricciones más estrechas a través de las cuales éstos deben pasar, la distribución de
tamaños de poros o más bien de tamaños de cuellos de poro puede tener más importancia que
la de los tamaños reales de los poros presentes en el material. La porosimetría por intrusión de
mercurio asignará el volumen de poros erróneamente a poros con diámetro igual al de su abertura. Esto da lugar a una sobrestimación de la cantidad de poros pequeños y una desestimación
de los grandes, así como a una sobrestimación del área superficial calculada a partir de la porosimetría de intrusión de mercurio, ya que el cálculo está basado en la suposición de poros cilíndricos no conectados.
• Cilíndricos
abiertos: son poros que tienen forma cilíndrica y están conectados al resto de la
estructura porosa.
• De embudo abiertos: son poros de forma de embudo que se estrechan hacia el interior, sin llegar
a cerrarse.
• Poros continuos: es el tipo de poro que controla los procesos de transporte de gas o líquido a
través del sólido poroso.
• Poros ciegos: se llama así al poro que no está conectado con el resto de la estructura porosa y
como tal será medido en el volumen de poros total, pero no participará en los procesos de transporte.
• Rugosidad superficial: el criterio adoptado para diferenciar entre un poro ciego y la rugosidad
La porosimetría permite caracterizar la estructura interna de un material estudiando el porcentaje de volumen de poros de la roca y la distribución volumétrica de los poros abiertos, según su diámetro. Los métodos de succión permiten determinar la distribución de tamaños de poros (Dullien, 1992) para diferenciar
la porosidad primaria (generada durante la formación de la roca) y la secundaria (generada por procesos
de meteorización). La distinción entre poros y fisuras, por ello, es muy importante en los estudios de transferencia de fluidos en rocas (Hammecker et al., 1993; Alves, 1997).
Para evaluar la porosidad de las diferentes muestras se utilizaron los coeficientes de porosidad (Mertz,
1991) obtenidos con probetas cilíndricas de roca. Para ello, se midió su masa en seco (Ws) y tras 1 hora
en agua destilada hasta 1/4 de la altura total de las probetas. Una hora después se adicionó agua hasta
1/2 de la altura de las probetas (t2) y se dejó reposar 23 horas. Se midió la masa (W48) y se añadió agua
hasta cubrir totalmente las probetas dejándose éstas en reposo 24 horas. Pasado ese tiempo se midió la
masa saturada (W2) y su peso hidrostático (W1). Se determinaron así dos coeficientes. El coeficiente de
porosidad total (N% en volumen):
Nt = (W2 – Ws) * 100 / (W2 – W1)
(1)
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superficial es que el poro sea por lo menos dos veces más profundo que ancho. La rugosidad
superficial aumenta el área de un sólido pero no su volumen de poro.
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Y el coeficiente de porosidad a 48 horas o libremente accesible (% en volumen), conociendo el volumen
total de la probeta (Vt):
N48 = (W48 – Ws) * 100 / Vt
(2)
El coeficiente de Hirschwald (Mertz, 1991) dado por S48 = N48/Nt, facilita información sobre la interconexión del medio poroso: cuanto mayor es S48 mejor será la interconexión del medio. Los valores de
porosidad total y libre son normalmente mayores en las muestras que presentan un aspecto más meteorizado (Alves, 1997). La relación lineal entre Nt y N48 dará una pendiente característica de cada proceso de meteorización. El aumento de S48 con la meteorización implica también una disminución de la
porosidad de retención (1-N48) con la meteorización (Mertz, 1991).
La porosimetría de intrusión de mercurio permite determinar el volumen y distribución de tamaño de poros
de sólidos en base a la hipótesis de que los poros son cilíndricos. A cada presión se toma el volumen de
mercurio introducido y se calcula el radio de poro correspondiente. Esta técnica permite también obtener
gráficas del volumen total de inyección y de curvas derivadas que permiten caracterizar la distribución
dimensional, pudiéndose definir las poblaciones de poros y sus modas. También se puede determinar un
límite de radio de acceso al medio poroso (radio de “breaktrough” o de “threshold”) hecha a partir de las
curvas acumuladas (Mertz, 1991; Dullien, 1992; Hammecker et al., 1993; Alves, 1997).
El volumen de mercurio proporciona directamente el volumen de poros, El radio de poro es una función
inversa de la presión, según la ecuación de Washburn:
R = (2 p r g cos u) P
(3)
en donde R es el radio de poro, g es la tensión superficial del mercurio, r el radio de curvatura de la gota,
u el ángulo de contacto con el material sólido (=141º) y P la presión aplicada.
Para la porosimetría de mercurio se utilizaron dos porosímetros Thermo Electron: modelo Pascal 140 y
modelo Pascal 440 La mayor limitación de esta técnica es debida a la compleja asimetría real del sistema poroso de la gran mayoría de los sólidos naturales (rocas). Los poros no suelen ser cilíndricos y la geometría de sus conexiones también varía. Sin embargo, es una técnica muy resolutiva siempre que se lleve
a cabo un estudio del sistema poroso de la roca con ésta y otras técnicas adicionales que permitan obviar
las limitaciones anteriormente señaladas.
III. RESULTADOS
Los datos de porosimetría por absorción de agua indican que la porosidad total de las muestras correspondientes a la variedad no meteorizada de la cantera (CSP-1) es mucho más baja que para el resto de
muestras de leucogranito (con color similar pero una tonalidad menos amarillenta). Además, la porosidad libremente accesible (N48) se incrementa con la porosidad total (Nt), es decir, con la meteorización,
aunque para los coeficientes S48 no se observan variaciones relacionadas con la meteorización de las
muestras (tabla 1). La correlación en todas las muestras es similar a la encontrada para otros granitos
(Alves, 1997).
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El radio medio del poro se calcula en base a la derivada del volumen de mercurio intruído frente a la variación del radio (dV/dR), para cada intervalo seleccionado. En distribuciones de poros unimodales, se selecciona todo el rango de porosidad mesurable. En distribuciones bimodales, se divide el rango de porosidad en un número de intervalos, se selecciona el rango de poro con máxima penetración de mercurio, y
se calculará el radio medio dentro del rango seleccionado.
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Tabla 1. Resultado de los ensayos de porosidad (Mertz, 1991) realizados sobre las diferentes probetas.
Los valores de N48 y Nt definen una recta de correlación estadística con una pendiente de 0,943 y un
coeficiente de correlación lineal (R2) de 0,99 (figura 4). El valor de la pendiente define la relación entre porosidad total y libremente accesible durante el proceso de meteorización. No se observa sin embargo una
correlación entre el coeficiente S48 y el incremento de la meteorización.
Los análisis de porosimetría de mercurio revelan que la porosidad total y el radio de acceso de poro (Ra)
de las muestras no alteradas de cantera (CSP-1) son menores que en el resto de las muestras estudiadas (tabla 2).
Tabla 2. Datos de porosidad (NHg) y Radio de acceso de poro (Ra) de las muestras obtenidos por porosimetría de mercurio.
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Figura 4. Comparación de valores de Nt (porosidad total) y N48 (porosidad libremente accesible)
y recta de meteorización que definen con pendiente de 0,943.
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La representación de las curvas de volumen de mercurio intruído frente al radio de poro (figura 5) indica
que existe un amplio espectro de radios de poro que ocupan volúmenes similares en las muestras de cantera correspondientes al tipo no meteorizado (CSP-1). Sin embargo, en las muestras del tipo meteorizado (CSP-2), y en aquellas tomadas del monumento se observa una tendencia unimodal o casi bimodal,
concentrándose el mayor volumen de poros en un radio de entre 8 y 0,3 mm.
Figura 5. Representación de las curvas de volumen de mercurio intruído frente al radio de poro (primera hilera) y de los espectros
porosimétricos (% de volumen).
Por otra parte, si bien existe una correlación lineal para los datos de Nt y N48 calculados por inmersión
con agua, no se observa la existencia de correlaciones claras entre los datos obtenidos por absorción con
agua y porosimetría de mercurio. Sólo se aprecia una tendencia positiva entre ambos tipos de medidas,
ya que las muestras con mayor Nt y N48 corresponden aproximadamente a las más porosas al mercurio. Además, la porosidad hallada con mercurio es sensiblemente superior en todas las muestras.
Los datos de porosidad por absorción de agua indican que la porosidad total de las probetas de la variedad no meteorizada de la cantera (CSP-1) es mucho menor que para el resto de muestras de forma que
las muestras menos meteorizadas (de tonalidad menos amarillenta) son menos porosas. La porosidad
libremente accesible se incrementa acorde con la total, aunque para los coeficientes S48 no se observan
variaciones relacionadas con la meteorización de las muestras. Esto concuerda con los estudios de meteorización por porosimetría existentes para otros granitos, en los cuales, la porosidad se incrementa con
el deterioro, al menos en el inicio de los procesos de meteorización (Begonha et al., 1994; Alves, 1997).
La comparación de los valores de porosidad libremente accesible con los de porosidad total indican una
buena correlación para estos valores en todos los casos, similar a la encontrada para otros granitos
(Begonha et al., 1994; Alves, 1997).
Existe, por otra parte, una relación positiva no lineal entre la porosidad total de las muestras (NHg) y el
radio de acceso de poro calculado (Ra), lo que es indicativo de que el radio de acceso determinará la
mayor parte del volumen de mercurio que penetre en la muestra. También la variedad menos alterada de
la cantera (CSP-1) muestra menores valores de porosidad total, y menor radio de acceso.
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IV. DISCUSIÓN
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La distribución dimensional de los radios de acceso de poro es además similar en las muestras más meteorizadas, lo que ya había sido observado con anterioridad por otros autores (Alves, 1997). Los espectros porosimétricos de las muestras menos alteradas distan de ser unimodales o bimodales, es decir, la
porosidad de las muestras se debe a la existencia de varias familias de poros. Las muestras más porosas, y por tanto más alteradas muestran por el contrario espectros uni o bimodales. Es decir, la meteorización modifica el sistema de poros de las rocas homogeneizándolo.
Por otra parte, los valores de porosidad obtenidos por porosimetría de mercurio son siempre superiores
a los obtenidos por porosimetría por absorción de agua, coincidiendo esta observación con las realizadas por otros autores para otros tipos de rocas más porosas (Mertz, 1991; Hammecker et al., 1993).
De esta forma puede atribuirse la intensidad de los procesos de deterioro observados en este granito
ornamental a la mala calidad de la roca. La roca meteorizada, y por tanto de peor calidad, presenta una
mayor facilidad de extracción y trabajado. Un factor acelerador de la erosión de esa roca meteorizada en
el monumento es la aplicación de materiales aglomerantes, como morteros de cal y yeso, cuyo comportamiento ante los ciclos de humedad y temperatura ambientales es muy diferente al de la roca y que, además, son una fuente de soluciones salinas que aceleren el deterioro.
V. CONCLUSIONES
El gran deterioro existente en los sillares de la fachada principal de la iglesia de Las Capuchinas de A
Coruña (España) se justifica por el empleo como material de construcción de tipos de rocas meteorizados previamente en la cantera de procedencia. Los procesos erosivos, en este casos están condicionados por las características intrínsecas de la roca (foliación tectónica y meteorización en cantera) y de
manera secundaria por los agentes exógenos. Entre estos agentes exógenos la alteración está principalmente asociada a la interacción con materiales aglomerantes que suponen una fuente de yeso cuya disolución y reprecipitación afecta al sistema de poros del granito. La porosidad e interconexión del sistema
de poros del granito están condicionadas por el grado de meteorización: granitos más meteorizados
muestran mayor porosidad total y de retención. También el avance del proceso de meteorización tiende
a unificar los diámetros de poro predominantes en el sistema de poros de la roca.
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