Aspectos fisicoquímicos del deterioro y conservación de monumentos históricos de piedra - Martínez González, Gloria María (Universidad Autónoma Metropolitana, 1992)
Debido a la contaminación atmosférica, la lluvia ácida acelera el deterioro de los monumentos de piedra, la corrosión pétrea depende de la porosidad, permeabilidad, solubilidad de cementantes, resistencia a la abrasibn, naturaleza de los materiales, y otros factores. Los objetivos principales de este trabajo fueron: Estudiar los aspectos fisicoquímicos que afectan el deterioro de la piedra y estudiar la efectividad de algunos consolidantes empleados en conservación de piedra de monumentos Mexicanos. En este trabajo se estudiaron muestras del Museo Nacional del Virreinato de Tepotzotlán, de la Catedral Metropolitana y de piedras vírgenes de Chiluca y de Remedios. Se estudió la cinética de disolución del ión calcio, proveniente del cementante (carbonato de calcio) de la piedra, en soluciones ácidas, simulando las reacciones que ocurren en el monumento y su microclima y se propuso el modelo de núcleo quebradizo, el cual fué satisfactorio para describir los resultados experimentales cuando c.ontrola la difusión en los poros de la piedra. La penetración del acid0 en los poros debilita la piedra, disolviendo a los cementantes solubles a través de un proceso de difusión -reacción. La piedra se deteriora por difusión y reacción química debido a varios factores, pero los más significativos si está expuesta a una atmósfera agresiva son: la composición y la cantidad de macroporos y mesoporos contenidos en la piedra. La piedra que contiene un alto % de Si02 tiene una velocidad de disolución de calcio m6s lenta que las piedras que tienen bajo contenido de SiOz, como el caso de la piedra calcitica. Otro factor importante es la porosidad de la piedra. Por su contenido de mesoporos y alto % de macroporos en su estructura, se introduce la lluvia acida en la partícula y reacciona con todos los granos de la misma, de acuerdo al modelo de núcleo quebradizo cuando controla la difusión del ácido en los poros. esto ocurre con las piedras de Catedral, de Chiluca y Rosa, que contienen alto % de Sih. Con respecto a los resultados obtenidos al emplear el modelo de núcleo quebradizo se ve que la piedra de chiluca, la de Catedral y la Rqsa se a.iustan al modelo cuando W=O y hay control de difusitm en el grano, lo cual significa que el H=S0+ 0.1N penetra en la partícula reaccionando con todos los granos de acuerdo al modelo de núcleo decreciente, siendo significativo solo el tiempo de difusibn en el grano y no en el núcleo, es decir y,=O. Fisicamente estas piedras silicicas son las m6s duras, aunque su porosidad es muy diferente aproximadamente 15% para la Catedral y la Chiluca y 40% para la Rosa, esta última piedra contiene menor % en volumen de mesoporos que las otras piedras de Tepotzotlán, pero mayor % en volumen de macroporos que la de Remedios (silícica), la de Catedral y la de Chiluca. Lo cual indica que la piedra silícica con alto % de macroporos permite que el Acido perletre y reaccionen todos los granos de la partícula, y las tres piedras de Catedral, Chiluca y Rosa al tratarse con Acido H2SO4 aumentan su Area (BET) disminuyendo el % de mesoporos y aumentando el volumen acumulativo de macroporos. Este mecanismo de deterioro est6 de acuerdo a lo que sucede con la piedra en su contexto, ya que la piedra cuando se deteriora no se cae por capas sino que aparentemente esta en buenas condiciones, pero al consumirse el cementante de esta se colapsa y hay que removerla. Por otro lado para la piedra de Remedios que es silícica los resultados experimentales coinciden con el modelo con control de difusibn de grano cuando W=1, lo cual significa que Yc=Oy que ocurre el modelo de nécleo decreciente en la partícula, en la caracterización de ésta se encontró, que contiene mayor % de mesoporos que todas las otras piedras estudiadas de Tepotzotlán, pero menor % en volumen de macroporos por lo que el Acido no penetra hasta el interior aunque su porosidad y permeabilidad sea alta, la reacción es muy rápida y ocurre en la superficie. Para la piedra de la Gárgola el modelo resulto ser adecuado cuando hay control de difusión en el grano y W=O.2 es decir ocurre un mecanismo combinado en donde reaccionan tanto el ncjcleo como el grano. Aqui cabe mencionar que es una piedra completamente diferente con respecto a las otras estudiadas ya que esta reacciona rhpidamente cuando esta en contacto con la atmósfera agresiva por lo que se puede emplear solo en monumentos que no van a estar expuestos al exterior. Se logró clasificar las piedras mediante un estudio minero-petrográfico, empleando difraccibn de Rayos X, y absorción atómica. Además, se caracterizaron las piedras obteniendo la distribución de tamaño de mesoporos y macroporos empleando un sorptómetro BET y un porosímetro de mercurio respectivamente. Se determinó la composición en el centro y en la frontera de grano, mediante el uso de microsonda electrónica. Se proba la efectividad de 6 consolidantes empleando muestras de varios monumentos. Estos consolidantes son los más comunmente empleados por los restauradores en México. Se encontró que todos los consolidantes disminuyen el deterioro de la piedra, pero unos en mayor grado que otros, lo cuál depender6 de la composicibn de la piedra, del consolidante, del solvente y la textura de la piedra en cuanto a mesoporos y macroporos, así como de la porosidady la permeabilidad de la piedra. Los resultados indican que el mejor conservador de piedra fué el MOWILITH 50 (Hoechst) notándose que este no modifica la morfología de la piedra consolidada, mientras que el OH (Wacker) es bueno para consolidar piedras muy porosas cuando se utiliza en conjunto con el impermeabilizante W-290 L, (Wacker). Se lograron aplicar técnicas experimentales aplicadas en catálisis, en la caracterización de piedras para entender el problema de su deterioro y proponer soluciones para conservarla.