Cinética de carbonatación de morteros experimentales de cal de tipo romano

Resumen

El estudio de los parámetros de la reacción de carbonatación de morteros de cal constituye una técnica útil para comprender las antigüas técnicas empleadas y la estabilidad físico-química de importantes monumentos romanos. La matriz de portlandita (Ca(OH)₂) se endurece expuesta al aire al entrar en contacto con el CO₂ atmosférico, produciendo CaCO₃; los áridos junto a la evaporación del agua de amasado inducen el desarrollo de un sistema poroso que favorece la difusión del CO₂ , reducen la retracción y fisuración durante su secado y pueden dar lugar a posteriores reacciones puzolánicas. Se analiza un mortero fraguado al aire en condiciones semejantes a las empleadas en la antigua Roma, combinando tres variables: (i) tipo de árido, piroclastos volcánicos y arcosas; (ii) proporción árido/matriz, 1:2 utilizada en las catacumbas de Roma y 1:4 en las construcciones romanas y (iii) temperatura, 17 ºC registrada en hipogeos romanos y 30 ºC temperatura estival en éste área Mediterránea. Se ha utilizado un Difractómetro de Rayos X tradicional con refrigeración interna y control térmico; ademéis se llevaron a cabo análisis por DTA y microscopía electrónica ambiental (ESEM). Los experimentos muestran que la temperatura es el factor crítico que controla las primeras fases del proceso de carbonatación. La velocidad de precipitación de calcita aumenta con la temperatura, pero tras cierto tiempo la proporción de calcita es notablemente superior con baja temperatura. Asumiendo un sistema con aporte continuo de CO₂, a una solución saturada en portlandita, la calcitización total se produciría tras 156 minutos a 30 ºC y 175 minutos a 7 ºC; sin embargo, el experimental muestra que la propia calcitización bloquea el acceso de CO2 al sistema. Los procesos a alta temperatura (30 ºC) muestran una velocidad de calcitización inicial mayor, pero el sistema se cierra rápidamente, produciendo una baja carbonatación total. Los morteros con árido volcánico muestran mayorecs tasas de carbonatación que los de arcosas, lo que se explica por una mayor porosidad de los fragmentos de roca volcánica (40%) que permite una mayor difusión del CO₂, y almacenamiento de agua.