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Tecnología de materiales

Un material con nanopartículas consolida la piedra en edificios deteriorados

Investigadores de la Universidad de Cádiz han comprobado, tanto en el laboratorio como en condicones reales, que las nanopartículas de sílice cohesionan los granos de roca. El avance ha permitido desarrollar un material para ayudar en la restauración y conservación de monumentos del patrimonio cultural.

Fundación Descubre
24/6/2015 10:00 CEST

El grupo de investigación Tamices Moleculares y otros Nanomateriales de la Universidad de Cádiz ha desarrollado el nuevo material consolidante. / Fundación Descubre

El grupo de investigación Tamices Moleculares y otros Nanomateriales de la Universidad de Cádiz ha demostrado la efectividad de un nuevo material consolidante de la piedra de edificios históricos deteriorados por el paso del tiempo, la contaminación ambiental o la polución.

La novedad de esta fórmula consiste en la utilización de nanopartículas de sílice, un compuesto que, debido al tamaño nanométrico de los granos que lo integran, penetra en profundidad en las estructuras. Los expertos han comprobado ya estas ventajas tanto en el laboratorio como en restauraciones arquitectónicas y arqueológicas.

Para desarrollar el nuevo material, los investigadores se han basado en la nanotecnología. Esta permite el diseño de materiales que, reducidos a escala microscópica, casi molecular, muestran propiedades muy diferentes a las que habitualmente exhiben en su formato normal.

La novedad de la fórmula consiste en usar nanopartículas de sílice que penetra en profundidad en las estructuras

En esta ocasión, el nanomaterial consigue una mejor consolidación de los edificios. Este proceso consiste en la aplicación de una sustancia que, al penetrar en profundidad en el material de construcción, en este caso piedra, mejora su cohesión, es decir, permite que la roca degradada se adhiera a la que está ‘sana’.

Con este objetivo ya se comercializan nanomateriales que –indican los expertos– a pesar de su efectividad, presentan un inconveniente: la aparición de fracturas en los poros de la piedra durante la fase de secado del producto. “El consolidante se aplica en líquido y solidifica de forma espontánea y a temperatura ambiente en el interior de la piedra. En este proceso, se producen una serie de reacciones químicas que provocan diferentes tensiones que, al final, conducen a la rotura del material”, explica la investigadora principal de este proyecto, María Jesús Mosquera, de la Universidad de Cádiz.

Para evitar la formación de esas fracturas, los expertos añadieron a los monómetros de silicio un agente químico destinado a reducir esas diferencias de tensiones. De este modo, se consigue que el consolidante, al convertirse en sólido, no fracture el interior de la roca.

Junto a ésta, otra de las ventajas del nanomaterial es que funciona bien en todo tipo de piedra. “Los productos comerciales muestran escasa eficacia en rocas carbonatadas, sin silicio. Son consolidantes que, químicamente, no enlazan bien con esta variedad. Para mejorar esta deficiencia hemos añadido el surfactante”, comenta la investigadora.

Consolida en granito y en caliza

De esa forma han conseguido que el material consolide en granito, utilizado en la mayoría de edificios que forman parte del patrimonio cultural en Galicia y otras zonas del norte de España, o en caliza, una clase de roca carbonatada muy abundante en Andalucía con la que se construyó, por ejemplo, la Cárcel Real de Cádiz.

Se han efectuado pruebas en la restauración de la iglesia románica Santa María del Campo, en Galicia

Las pruebas realizadas para comprobar la efectividad de este nuevo nanomaterial consolidante se recogen en un estudio publicado en la revista Construction and Building Materials, que presenta la restauración real de la iglesia románica Santa María del Campo, en Galicia.

Para ello, los investigadores realizaron ensayos con piedra extraída de la propia cantera con la que se construyó el edificio. Sobre ella aplicaron el consolidante líquido con ayuda de un rodillo, brocha o espray, la misma metodología que posteriormente se utiliza en el edificio.

“Las nanopartículas, al solidificar en el interior de los poros de la piedra, se van uniendo unas a otras y forman un polímero, es decir, una especie de estructura que consolida el grano”, aclara la autora del estudio, quien indica que es necesario que transcurran unos 15 días desde la aplicación para que el producto tenga efecto.

Los expertos también hicieron pruebas con otros dos consolidantes comerciales para comparar los resultados y confirmar la efectividad del nuevo nanomaterial. Sólo entonces se aplicó en el edificio original. Por otra parte, los efectos del consolidante han sido evaluados igualmente en tres yacimientos arqueológicos de Andalucía: Carteia (Cádiz), Baelo Claudia (Cádiz) y Acinipo (Ronda, Málaga).

La siguiente fase de este proyecto, financiado por la Consejería de Economía y Conocimiento, consiste en el desarrollo de otros nanomateriales que, sobre la misma base de sílice, tengan otras aplicaciones. Por ejemplo, autolimpiantes, que permiten borrar de la fachada de un edificio pintadas o grafitis por efecto de la luz solar o nanomateriales con efecto biocida, destinados a eliminar aquellos microrganismos (hongos, algas) que crecen en la piedra.

Referencia bibliográfica:

Iván De Rosario, Farid Elhaddad, Aldara Pan, Rosa Benavides, Teresa Rivas, María J. Mosquera. 2015. ‘Effectiveness of a novel consolidant on granite: Laboratory and in situ results’. Construction and Building Materials. (2015) 76. pp 140-149.

Fuente: Fundación Descubre
Derechos: Creative Commons
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