El granito como piedra de construcción en Madrid: durabilidad y puesta en valor

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2016-05-12
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La tesis titulada “El granito como piedra de construcción en Madrid: durabilidad y puesta en valor” está estructurada en 6 artículos científicos publicados, 1 aceptado y otro en revisión, en diferentes revistas internacionales indexadas y un capítulo de un libro divulgativo. El uso de la piedra de construcción ha estado determinado por la proximidad de los recursos geológicos. Los materiales pétreos que históricamente se han utilizado en la Comunidad de Madrid provienen del Sistema Central Español y de la cuenca terciaria de Madrid. El sílex ha sido utilizado desde el siglo IX hasta el XI, cuando fue paulatinamente sustituido por la dolomía de Redueña y el granito, llamado tradicionalmente “piedra berroqueña” (Fort et al., 2013a, b). Los avances tecnológicos del siglo XVIII favorecieron la cantería subterránea de la caliza de Colmenar de Oreja. Sin embargo, la piedra berroqueña extraída a cielo abierto ha proporcionado la mayoría de la piedra de construcción utilizada en Madrid. La piedra berroqueña ha representado durante siglos la principal actividad económica en muchos pueblos de la Sierra de Guadarrama (Freire-Lista y Fort, 2015a, b). Estas sierras forman parte del Sistema Central Español. Se extienden en dirección suroeste-noreste a través de las provincias de Madrid, Segovia y Ávila. Ocupa un área aproximada de 100 km de largo por 40 km de ancho en donde existen diversas variedades de granito. Esta piedra ha dado origen a un elevado número de construcciones que suponen un importante pilar en el turismo histórico, cultural y rural del que disfruta actualmente la Comunidad de Madrid. Esta tesis se centra especialmente en los granitos de Alpedrete, Cadalso de los Vidrios, Colmenar Viejo y Zarzalejo que cuentan con gran representación en el patrimonio construido de la Comunidad de Madrid (Freire-Lista et al., 2014a, b, 2015a, b, c). Se ha realizado una profunda búsqueda documental sobre la explotación y el uso de estos granitos, que forman parte de la mayoría de los monumentos, edificios, mobiliario urbano, calles empedradas y de casi toda la arquitectura rural y obra civil de esta Comunidad. Así como de edificios modernos, centros comerciales, ampliación del museo Reina Sofía y del Banco de España, por citar algunos. Las terminales de los aeropuertos de Atenas y Cork, el consulado británico de Hong Kong y centros comerciales de China son algunos ejemplos de edificios construidos con piedra berroqueña. Los granitos de Alpedrete y Zarzalejo (Freire-Lista et al., 2015d, e, f) han sido los más utilizados en la arquitectura histórica de la Comunidad de Madrid. Monumentos tan representativos como el Real Monasterio de San Lorenzo de El Escorial (siglo XVI), el Palacio Real de Madrid (siglo XVIII), la Puerta de Alcalá (siglo XVIII), la Biblioteca Nacional (siglo XIX) y la Catedral de la Almudena (siglo XX), por citar algunos, están construidos con estos granitos. Ha sido realizada una caracterización petrológica de cada uno de estos granitos y una exhaustiva recopilación documental de los antecedentes del estudio del granito a lo largo de la historia. La durabilidad de la piedra está fuertemente condicionada por su grado de anisotropía, propiedad que determina su calidad y resistencia al deterioro frente a la acción agresiva de agentes meteóricos tales como el agua y la temperatura. Se realizó un estudio de la anisotropía en los nueve tipos de piedras más utilizadas en el patrimonio construido del centro de España. Se han utilizado seis índices de anisotropía para establecer el que mejor define los procesos de deterioro diferencial observado en las piedras de una misma cantera (Fort et al., 2011). La elección apropiada del material de construcción según su calidad, garantiza una mayor resistencia al deterioro y, por lo tanto, aumenta su durabilidad. Los materiales con menor anisotropía y porosidad presentan mayor durabilidad. Por lo que se debe determinar la anisotropía y propiedades petrofísicas de la piedra natural utilizada tanto para restauración del patrimonio arquitectónico como para obra nueva. Los cuatro granitos mencionados fueron sometidos a 280 ciclos de envejecimiento artificial acelerado por hielo/deshielo, según la norma UNE-EN 12371, 2001/2011 (Freire-Lista et al., 2015b), y a 42 ciclos de choque térmico, según la norma UNE-EN 14066, 2003/2014. Para determinar la respuesta de cada granito ante los envejecimientos acelerados, se realizaron análisis petrográficos y petrofísicos (utilizando técnicas destructivas y no destructivas) antes, durante y después de los mismos. Con la combinación de estos análisis, se ha determinado la evolución de la microfisuración, diferenciando entre microfisuras inter-, intra- y trans-cristalinas en los distintos minerales de los granitos estudiados. De esta manera, se han identificado las causas y el efecto del deterioro en monumentos y edificios de granito. La mineralogía, textura y alteración físico-química de los granitos han desempeñado un papel destacado en el deterioro. Los mecanismos de deterioro variaron en los cuatro tipos de granito y para cada ensayo de envejecimiento artificial acelerado. Los resultados petrofísicos, tales como la variación de densidad, porosidad, velocidad de propagación de ondas de ultrasonido, propiedades mecánicas (medidas de forma indirecta) y color han dado fe de la calidad de los cuatro granitos estudiados. El principal deterioro producido por los ensayos de envejecimiento artificial acelerado ha sido la creación de microfisuras y coalescencia de microfisuras preexistentes. El estudio de las microfisuras generadas en los feldespatos de los granitos de Alpedrete y Zarzalejo durante los ciclos de hielo/deshielo y de choque térmico ha servido para entender el proceso de deterioro. Los feldespatos potásicos y plagioclasas han desarrollado diferentes mecanismos de microfisuración debido a la microestructura: anisotropía cristalográfica, maclas, direcciones de exfoliación y zonados composicionales (Freire-Lista et al., 2015c). La propagación de microfisuras se ha producido predominantemente a partir de microfisuras preexistentes, en el contacto entre minerales y en planos cristalográficos. El zonado composicional de las plagioclasas ha generado microfisuras concéntricas en ambos granitos estudiados. Para entender el deterioro de sillares y esculturas de granito, se ha estudiado la anisotropía del granito de Alpedrete de acuerdo con sus planos de corte (Freire-Lista y Fort 2015c). Es decir, la ley, o dirección en la que la piedra se divide más fácilmente; la mano buena o dirección de la segunda división más fácil y la mano mala, dirección en la que la piedra es más difícil de dividir. Distintas propiedades petrográficas y petrofísicas han demostrado que el plano de ley está determinado por las microfisuras de extensión. Los canteros tradicionales han utilizado los planos de anisotropía del granito, orientación de microfisuras de descompresión, para el corte y puesta en obra. El plano definido por la coalescencia de microfisuras de descompresión, ha sido el utilizado preferentemente como paramento en sillares de edificios históricos. Se ha estudiado la influencia del clima, orientación, labra y microfisuras de descompresión sobre el deterioro del granito en la Plaza Mayor de Madrid (España). Esta plaza rectangular está orientada según los puntos cardinales. Por lo tanto, cada cara de las columnas prismáticas tiene sus propias condiciones microclimáticas. Las microfisuras de descompresión están generalmente orientadas verticalmente. También existen microfisuras debidas a la labra con bujarda que muestran una disminución de densidad y longitud hacia el interior de la columna, es decir, alejándose de la superficie labrada. Se ha cartografiado el desplacado de las columnas ortoédricas de granito de la Plaza Mayor de Madrid, Este tipo de deterioro es muy común en los sillares de granito labrados de forma tradicional. Se ha medido la altura, distribución y orientación del desplacado. Los desplacados se producen generalmente en la parte inferior de los sillares con un espesor que no suele superar los 4 mm. Los trabajos llevados a cabo para la puesta en valor de la piedra berroqueña han permitido publicar 3 artículos científicos en revistas internacionales. Uno para la candidatura como “Global Heritage Stone Province” (GHSP) de la región productora de piedra berroqueña y otros dos para las candidaturas de los granitos de Alpedrete y Zarzalejo como “Global Heritage Stone Resource” (GHSR). Esta designación es una iniciativa de la “International Union of Geological Sciences”, del “Heritage Stone Task Group” (HSTG) y la “International Association for Engineering Geology and the Environment (IAEG) Commission C-10, Building Stone and Ornamental Rock" Además se ha publicado un libro divulgativo sobre la historia de los materiales de construcción del barrio de las Letras de Madrid. Este barrio conserva en la mayoría de sus edificios las piedras de construcción tradicional originales, es uno de los barrios más turísticos de Madrid y las piedras de construcción que forman parte de su patrimonio construido son muy susceptibles al deterioro debido a su gran exposición a agentes agresivos. Se han presentado 4 contribuciones en congresos internacionales y se han realizado rutas geomonumentales, creando un puente de comunicación entre distintos actores implicados en la conservación del patrimonio construido como canteros de la Sierra de Madrid, el grupo de Petrología Aplicada a la Conservación del Patrimonio de la Universidad Complutense de Madrid, el grupo de Cultural Heritage de la University of Calabria (Italy), el Heritage Stone Task Group, la Comunidad de Madrid y ayuntamientos como el de Perales de Tajuña. La caracterización del deterioro en estos granitos ha permitido publicar 4 artículos científicos en revistas internacionales. Así como presentar comunicaciones en 5 congresos, internacionales y dos congresos nacionales. Esta tesis ha puesto de relevancia que la anisotropía del granito de Alpedrete está determinada por las microfisuras de descompresión, las cuales suelen ser paralelas a la superficie de la cantera. Los canteros han utilizado las microfisuras de descompresión para el corte tradicional de sillares (dirección “Ley”, o de corte más fácil) ya que el corte en esta dirección es debido a la coalescencia de microfisuras de descompresión que se encuentran en un mismo plano (Nara y Kaneko, 2006). Dicho de otro modo, fracturas coplanarias se juntan generando una superficie. Este plano es preferentemente el elegido para formar el paramento o cara vista de sillares en las fachadas de edificios tradicionales. De esta forma, las microfisuras de descompresión se orientan paralelas al paramento y a la vez, perpendiculares a la superficie del terreno, facilitando el ascenso capilar. El desplacado es uno de los tipos de deterioro más común en la superficie de sillares de granito en la Comunidad de Madrid. Se produce normalmente paralelo a las microfisuras de descompresión Con un total de 10 artículos, un libro y 10 contribuciones a congresos, esta tesis aporta desde el campo de la geología datos científicos muy útiles para otras disciplinas como la historia, la arqueología, la restauración, las bellas artes y la arquitectura.
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Memoria para optar al grado de doctor presentada por David Martín Freire-Lista Reconhecimento de Grau estrangeiro
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