Materiales de Construcción, Vol 61, No 301 (2011)

Physical and mechanical appraisal of two carbonatic stones widely used in the architectural heritage of eastern Andalusia, Spain

Maja Urosevic, Eduardo Sebastián Pardo, Encarnación Ruiz-Agudo, Carolina Cardell

DOI: http://dx.doi.org/10.3989/mc.2010.53809

Abstract


We present a detailed characterization of two calcareous stones from Andalusia (Southern Spain), namely Escúzar calcarenite and Olivillo travertine. Both materials can replace two stones extensively used in the architectural heritage of Andalusia, i.e. La Escribana calcarenite and Alfacar travertine. To establish the suitability of the replacement of ancient materials, detailed examination was performed. X-ray diffraction, X-ray fluorescence, optical and scanning electron microscopy, hydric tests, mercury intrusion porosimetry, gas adsorption, ultrasounds and colorimetry were applied. The Escúzar calcarenite has large pore cavities and higher open porosity than La Escribana calcarenite. From a chromatic point of view both calcarenites are rather similar. The Olivillo travertine is a massive well cemented and heterogeneously colored rock. The ultrasounds velocities for this material are very homogeneous and elevated, indicating excellent mechanical properties. However the hydric and chromatic differences between both travertines point to reduced adequacy of Olivillo travertine as substitutive material for Alfacar.

Keywords


calcarenite; travertine; ornamental rocks; physical properties; mercury porosimetry

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References


(1) Cantó, A.M.: “Avances sobre la explotación del mármol en la España romana”, Archivo Español de Arqueología, Vol. 50-51 (1977- 1978), pp. 165-188.

(2) Beltrán Fortes, J.: “Expertos universitarios investigan el uso de los marmora en la Bética romana”, PH Boletín del Instituto Andaluz del Patrimonio Histórico, Vol. 59, (2006), pp. 4-17.

(3) Sebastián, E., Zezza, U., Rodríguez-Navarro, C., De la Torre, M. J., Cardell, C.: “La Piedra Franca, biocalcarenita, en la construcción de edificios históricos de Granada”, I Congreso Internacional Rehabilitación del Patrimonio Histórico y Edificación (1992), Islas Canarias, Spain, pp. 329-336.

(4) Birginie, J.M., Rivas, T., Prieto, B., Auger, F.: “Comparación de la resistencia a la alteración por niebla salina de dos calizas utilizadas en la construcción mediante métodos ponderales, métodos acústicos y tratamiento de imágenes”, Materiales de Construcción, Vol. 50, nº 259 (2000), pp. 27-43.

(5) Arizzi, A., Belfiore, C.M., Cultrone, G, Rodríguez-Navarro, C., Sebastián Pardo, E., Triscari, M.: “Petro-chemical and physical investigations on the “Santa Pudia Calcarenite” (Andalusia, Spain): New hints for the prevention and conservation of calcarenitic building materials”, Goldschmidt Conference Abstracts, A35 (2007).

(6) Buj, O., Gisbert, J.: “Caracterización petrofísica de tres variedades comerciales de areniscas miocenas del valle del Ebro”, Materiales de Construcción, Vol. 57, nº 287 (2007), pp. 63-74.

(7) Luque, A., Cultrone G., Sebastián, E., Cazalla, O.: “Evaluación de la eficacia de tratamientos en el incremento de la durabilidad de una calcarenia bioclática (Granada, España)”, Materiales de Construcción, Vol. 58, nº 292 (2008), pp. 115-128.

(8) Martínez-Martínez, J.: Influencia de la alteración sobre las propiedades mecánicas de calizas, dolomías y mármoles. Evaluación mediante estimadores no destructivos (ultrasonidos), Tesis Doctoral, Universidad de Alicante (2008).

(9) Sebastián Pardo, E., Cultrone, G., Garibaldi, V., Rodriguez Navarro, C, de la Torre, M.J., Valverde, I.: “The Sierra Elvira limestone: petrophysical features of a widespread Andalusian decorative material”, Materiales de Construcción, Vol. 58, nº 289-290 (2008), pp. 51-63.

(10) Cueto, N., Benavente, D., Martínez-Martínez, J., García del Cura, M.A.: “Rock fabric, pore geometry and mineralogy effects on water transport in fractured dolostones”, Engineering Geology, Vol. 107, nº 1-2 (2009), pp. 1-15. doi:10.1016/j.enggeo.2009.03.009

(11) Sáez Pérez, M.P.: Estudio de elementos arquitectónicos y composición de materiales del Patio de los Leones. Interacciones en sus causas de deterioro, Tesis Doctoral, Universidad de Granada (2003).

(12) Barrios Neira, J, Montealegre, L., Ortega, A., Meroño, J.E., Aguilera, M.J.: “Biocalcarenites as construction materials in Santa Marina de Aguas Santas church at Cordoba, Spain”, Materiales de Construcción, Vol. 59, nº 293 (2009), pp.125-134.

(13) Fort González, R.: Utilización de la piedra natural en restauración. En: Seminarios de la Sociedad Española de Mineralogía. Vol. 2 (2005), pp. 155-182.

(14) Rodríguez-Navarro, C.: Causas y mecanismos de alteración de los materiales calcáreos de las catedrales de Granada y Jaén, Tesis Doctoral, Universidad de Granada (1994).

(15) Cardell, C.: Cristalización de sales en calcarenitas. Aplicación al Monasterio de San Jerónimo, Tesis Doctoral, Departamento de Mineralogía y Petrología, Universidad de Granada (1998).

(16) Rodríguez-Navarro, C., Sebastián-Pardo, E., Ruiz-Agudo, E: Plan director del Hospital Real: Estudio de materiales, formas y mecanismos de alteración, Informe interno, Universidad de Granada (2008).

(17) Guardia Olmedo, J., Gómez Moreno, J.M., López Guzmán, R. y Prieto Moreno, J.: Arte y deterioro en los monumentos granadinos. Catedral, Chancillería y Palacio de Carlos V, Universidad de Granada, Junta de Andalucía (1986).

(18) Durán-Suárez, J.A., García-Casco, A., Sánchez-Navas, A., Rodríguez-Gordillo, J.: “Caracterización de las alteraciones en pilares de travertino de la Iglesia del Salvador (Granada). Propuestas restauradoras”, Boletín de la Sociedad Española de Mineralogía, Vol. 16 (1993), pp. 1-12.

(19) Cardell-Fernández, C., Rodríguez-Gordillo, J.: “A comparative study of calcarenite salt crystallisation and weathering in laboratory conditions and in a monument”, 8th International Conference on Non Destructive Investigations and Microanalysis for the Diagnostics and Conservation of the Cultural and Environmental Heritage, Lecce, Italy (2005).

(20) Velilla Sánchez, N.: “Caracterización petrográfica de rocas ornamentales y de construcción de uso en los edificios históricos”, Metodología de diagnóstico y evaluación de tratamientos para la conservación de los edificios históricos (Cuadernos técnicos), Junta de Andalucía (2003), pp. 22-35.

(21) Ruiz-Agudo, E.: Prevención del daño debido a la cristalización de sales mediante el uso de inhibidores de la cristalización, Tesis Doctoral, Universidad de Granada (2007).

(22) Cardell, C., Benavente, D., Rodríguez-Gordillo, J.: “Weathering of limestone building material by mixed sulfate solutions. Characterization of stone microstructure, reaction products and decay forms”, Materials Characterization, Vol. 59, nº 10 (2008), pp. 1371-1385. doi:10.1016/j.matchar.2007.12.003

(23) http://www.loslinos.es

(24) García del Cura, M.A., Sanz-Montero, E., Benavente, D., Martínez-Martínez, J., Bernabéu, A., Cueto N: “Sistemas travertínicos de Alhama de Almería: características petrográficas y petrofísicas”, Geotemas, Vol. 10 (2008), pp. 456-459.

(25) Voersman, F., Baena, J.: Mapa geológico de España escala 1:50.000. Hoja 1.044 Alhama de Almería, Mapa y Memoria, IGME, Madrid (1983).

(26) http://www.marmolesnevado.es

(27) García del Cura, M.A., La Iglesia, A., Ordóñez, S., Sanz-Montero, E., Benavente, D: “Óxidos de Hierro y Manganeso en Travertinos de Alhama de Almería”, Macla, Vol. 9 (2008), pp. 107.

(28) Martín Ramos, J.D.: XPowder. A software package for powder X-ray diffraction analysis, Lgl. Dep. GR 1001/04, Granada (2004).

(29) Sing, K.S.W., Everett, D.H., Haul, R.A.W., Moscou, L., Pierotti, R.A., Rouquérol, J., Siemieniewska, T.: “Reporting Physisorption Data for Gas/Solid Systems”, Pure and Applied Chemistry (IUPAC), Vol. 57 (1985), pp. 603-619. doi:10.1351/pac198557040603

(30) Gregg, S.J., Sing, K.S.W.: Adsorption Surface Area and Porosity, Academic Press, London (1982).

(31) Adamson, A.W., Gast, A.P.: Physical Chemistry of Surfaces, J.Wiley & Sons, New York (1997).

(32) Barret, E.P., Joyner, L.G., Halenda, P.P.: “The Determination of Pore Volume and Area Distributions in Porous Substances. I. Computations From Nitrogen Isotherms”, Journal of the American Chemical Society, Vol. 73 (1951), pp. 373-380. doi:10.1021/ja01145a126

(33) Tang, P., Chew, N.J.K., Chan, H-K., Raper, J.A.: “Limitation of determination of surface fractal dimension using N2 adsorption isotherms and modified Frenkel-Halsey-Hill theory”, Langmuir, Vol. 19 (2003), pp. 2632-2638. doi:10.1021/la0263716

(34) UNE-EN 1925: Método de ensayo para piedra natural. Determinación del coeficiente de absorción de agua por capilaridad, AENOR, Madrid (1999).

(35) UNE-EN 13755: Método de ensayo para piedra natural. Determinación de la absorción de agua a presión atmosférica, AENOR, Madrid (2002).

(36) RILEM: Recommended test to measure the deterioration of stone and to assess the effectiveness of treatment methods, Commision 25-pem: Protection et Erosion des Monuments (1980), pp.175-253.

(37) Fort, R., Fernández-Revuelta, B., Varas, M.J., Alvarez de Buergo, M., Taborda-Duarte, M.: “Influencia de la anisotropía en la durabilidad de las dolomías Cretácicas de la Comunidad de Madrid frente a la cristalización de sales”, Materiales de Construcción, Vol. 58, nº 289-290 (2008), pp. 161-178.

(38) Wyszecki, G., Stiles, W. S.: Colour Science. Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae (2nd Edition), J.Wiley & Sons, New York (1982).

(39) Ruiz-Agudo, E., Mees, F., Jacobs, P., Rodríguez-Navarro, C.: “The role of saline solution properties on porous limestone salt weathering by magnesium and sodium sulfates", Environmental Geology, Vol. 52 (2007), pp. 269-281. doi:10.1007/s00254-006-0476-x

(40) Pérez Bernal, J.L., Bello López, M.A.: “The fractal dimension of stone pore surface as weathering descriptor”, Applied Surface Science, Vol. 161 (2000), pp. 47-53. doi:10.1016/S0169-4332(00)00031-3

(41) Urosevic, M, Sebastián Pardo, E, Cardell, C.: “Rough and polished travertine building stone decay evaluated by a marine aerosol ageing test”, Construction and Building Materials, (2010).

(42) Cultrone, G.: “Stone deterioration and conservation treatments in Cultural Heritage”, Marie Curie Fellowship of the European Community Programme “Energy, Environment and Sustainable Development”, Universidad de Granada (2004).

(43) Karaca, Z.: “Water absorption and dehydration of natural stones versus time”, Construction and Building Materials, DOI 10.1016/j.conbuildmat.2009.10.029 (2009).

(44) Martínez-Martínez, J., Benavente, D., Ordoñez, S., García-del-Cura, M.A.: “Multivariate statistical techniques for evaluating the effects of brecciated rock fabric on ultrasonic waves propagation”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 45 (2008), pp. 609-620. doi:10.1016/j.ijrmms.2007.07.021

(45) Sáez Pérez, M.P., Rodríguez-Gordillo, J.: “Structural and compositional anisotropy in Macael marble (Spain) by ultrasonic, XRD and optical microscopy methods”, Construction and Building Materials, Vol. 23, nº 6 (2009), pp. 2121-2126. doi:10.1016/j.conbuildmat.2008.10.013

(46) Sebastián Pardo, E., Martín Clavo, J., Zezza, U.: “The "Piedra Dorada" calcarenite in the cultural built heritage of Baeza (andalusian province of Jaen, Spain)”, Atti Ticinesi di Scienze della Terra, Vol. 38 (1995), pp. 205-213.

(47) Sebastián Pardo, E., De la Torre, M.J., Cazalla, O., Cultrone, G., Rodríguez- Navarro, C.: “Evaluation of treatments on biocalcarenites with ultrasound”, The e- Journal of Nondestructive Testing & Ultrasonics, Vol. 4, nº 12 (1999).

(48) Cultrone, G., Russo, L.G., Calabrò, C., Urosevic, M., Pezzino, A.: “Influence of pore system characteristics on limestone vulnerability: a laboratory study”, Environmental Geology, Vol. 54 (2008), pp. 1271-1281. doi:10.1007/s00254-007-0909-1

(49) Gökay, M.K., Gundogdu, I.B.: “Color identification of some Turkish marbles”, Construction and Building Materials, Vol. 22, nº 7 (2008), pp. 1342-1349. doi:10.1016/j.conbuildmat.2007.04.016




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