Sales de sulfato magnésico y materiales de edificios históricos: simulación experimental de laminaciones en calizas mediante ciclos de humedad relativa y cristalización de sales

Abstract

[EN] Magnesium sulfate salts often result from the combination of incompatible construction materials that, when combined with a source of moisture, react to form soluble salts often leading to significant damage by flaking of the stone. Several laboratory experiments were performed to reproduce surface flaking on limestone and to evaluate the effects of humidity cycling on the damage of stone by salt crystallization. Two salt solutions were used: a single salt of magnesium sulfate and a mixture of magnesium sulfate, calcium sulfate and sodium chloride. A climate chamber was used to test the hypothesis that salt damage in the stone can be readily caused by humidity fluctuations. Damage by flaking apparently took place, by formation of deliquescent salts of low RHeq, in two types of magnesian limestone cubes impregnated with the salt mixture, while the rest of the samples developed a salt crust over the surface, but no damage was observed. By combining both, field and laboratory data, a clearer understanding the different mechanisms of decay and associated weathering types under different environmental conditions can be obtained.

[ES] Las sales de sulfato magnésico a menudo se producen a partir de la combinación de materiales de construcción incompatibles, tales como piedra o mortero con un alto contenido en magnesio y sulfatos procedentes de morteros adyacentes o del aire contaminado. Cuando estos materiales se combinan con una fuente de humedad, reaccionan para formar sales solubles que con frecuencia dan lugar a un importante deterioro por laminaciones de la piedra, ya que el sulfato magnésico responde a las fluctuaciones de las condiciones ambientales. Varios experimentos de laboratorio se llevaron a cabo para reproducir laminaciones superficiales en diferentes tipos de calizas procedentes de España y Reino Unido, para evaluar los efectos de ciclos de humedad en el deterioro de la piedra por cristalización de sales. Una única sal de sulfato magnésico y una mezcla de sulfato magnésico, sulfato cálcico y cloruro sódico, típica mezcla de sales encontrada en la piedra deteriorada de Howden Minster (UK), fueron las dos soluciones salinas utilizadas para realizar los experimentos. Se utilizó una cámara climática con control preciso de programación de temperatura y humedad para probar la hipótesis de que el deterioro por sales en la piedra puede ser fácilmente causada por fluctuaciones de humedad. El deterioro se monitorizó utilizando un Transformador Diferencial de Variable Lineal (TDVL), que mide el desplazamiento de transductores por cambios dimensionales en el orden de micras. Además, también se realizaron análisis de Cromatografía de Iones, Microscopía Electrónica de Barrido Ambiental con energía dispersiva de rayos-X (MEBA-EDX) y Difracción de rayos-X (DRX) para analizar el comportamiento de las sales. El deterioro por laminaciones se produjo en dos tipos de calizas magnésicas impregnadas con la mezcla salina, procedentes de las canteras de Cadeby y de York Minster, aparentemente por sales delicuescentes de baja humedad relativa en el equilibrio (HReq), mientras que el resto de las muestras desarrollaron una costra salina sobre la superficie pero sin observarse deterioro de la piedra. Es importante verificar con experimentos de laboratorio hipótesis desarrolladas a partir de observaciones de campo. Mediante la combinación de datos de campo y de laboratorio se puede obtener una mejor comprensión de los diferentes mecanismos de deterioro y tipos de alteración asociados bajo diferentes condiciones ambientales.