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Técnicas espectroscópicas aplicadas al estudio de los materiales artificiales de construcción d lP i i Hi ói A í i delP atrimonio Hist óricoArtístico Sagrario Martínez Ramírez d í l ib i l d di d d Instituto de Estructura de la Materia (CSIC) Madrid Departamento de Espectroscopía Nuclear, Vibracional y de Medios Desordenados Madrid [email protected]

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Page 1: Técnicas espppectroscópicas aplicadas al estudio de los ... · Técnicas espppectroscópicas aplicadas al estudio de los materiales artificiales de construcción dldel Pi iPatrimonio

Técnicas espectroscópicas aplicadas al estudio p p pde los materiales artificiales de construcción 

d l P i i Hi ó i A í idel Patrimonio Histórico‐Artístico

Sagrario Martínez Ramírez

d í l ib i l d di d d

Instituto de Estructura de la Materia (CSIC)Madrid

Departamento de Espectroscopía Nuclear, Vibracional y de Medios Desordenados

[email protected]

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LA CALLA CAL

Los datos más antiguos yconocidos de la utilizaciónconocidos de la utilizaciónde cal proceden del año6000 antes de Jesucristo,J ,en la ciudad de Catal Hüyük(Turquía). Descripción de( q ) puna vivienda cuyascolumnas estabanrecubiertas de cal pintadade rojo.

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CONGLOMERANTES ARTIFICIALESCALCAL

Caliza(CaCO ) CaO + CO2 Ca(OH)2

1050ºC H2O(CaCO3) CaO CO2

apagado( )2

COcalcinación

CO2

endurecimientoendurecimiento

endurecimiento: Ca(OH)2 (s)+CO2 (g) ---> CaCO3 (s)+H2O (l)

Proceso lento: (CO2 aire = 0.035%)

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CONGLOMERANTES ARTIFICIALESNANOCALNANOCAL

El proceso de carbonatación (endurecimiento) de la cal es un proceso:p

• Lento• Superficial (pequeña penetración)• Incompleto (partículas libres superficiales)

SOLUCIÓN: nanocalesSOLUCIÓN: nanocales

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CONGLOMERANTES ARTIFICIALESNANOCAL

4 ml/min90ºC

NANOCAL

90ºC24hH2O

. ...CaCl2

. ... . .

. .

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CONGLOMERANTES ARTIFICIALESNANOCALNANOCAL

Investigaciones

* Nueva metodología de síntesis de nanocal

Aumento de la solubilidad de la portlandita. Disolución azúcarazúcar

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CONGLOMERANTES ARTIFICIALESNANOCAL

25ºC

NANOCAL

azúcares

CaCl22

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C = CaO; S = SiO2; A = Al2O3; F = Fe2O3; H = H2O

Cemento Cemento hidratado

H2O

3CaO∙SiO2 4CaO∙Al2O3∙Fe2O3C O SiO2 H2O2CaO∙SiO2  3CaO∙Al2O3

CaSO4∙2H2O

CaO‐SiO2‐H2OEtringita

Ca(OH)2MonosulfoOtros

Poros60‐70% volumen en la pasta de cemento.R bl i t i ió fl ió

Otros

PorosResponsable resistencia a compresión y flexión.

E t t f• Estructura amorfa• Ca/Si

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Ca/Si ~ 1

SiSiOH(-)O

O O O O O O

(-)O OH

14Å TOBERMORITE→ Ca5Si6O16(OH)2∙4H2OCa/Si   1

O O O O

SiO O

O

Ca Ca

OSi

O O

Ca Ca

OSi

O O

O

Ca Ca

OSi

O O

Ca Ca

O

Si

O(-)OH

SiO O

O OSi

O O

O

SiO O

O OSi

O O

OSi

O( )OH

O( )OH O(-)OH8 OH2 Ca2+ 8 OH2 Ca2+

JENITE→ Ca9Si6O18(OH)6∙8H2OSi

OH(-)OSi

OH(-)OSi

SiO O

O

Ca Ca

OSi

O O

Ca CaO

OSi

OSi

O O

Ca CaO

OSi

O O

Ca CaO

O

O OCa CaOH OH

O O

Ca CaOH OH

O O

Ca CaOH OH

O O

Ca CaOH OH

OH OH OH OH OH OH OH OH

2+

SiO(-)OH

SiO O

O OSi

O O

OSi

O

O(-)OH

SiO O

OSi

O O

O

26 OH2 Ca2+ 6 OH2 Ca2+Ca/Si ~ 2

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C‐S‐H Synthesis

1.‐ Double decomposition 2.‐ Oxides 3.‐ C3S hydration

Na2SiO3 + Ca(NO3)2 SiO2 + CaO C3S + H2O

C‐S‐H + NaNO3 C‐S‐H + Ca(OH)2 C‐S‐H + Ca(OH)2

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3

Advantages:1.‐ Fast at RT 

Disadvantages:1.‐ No real conditions2 ‐ and 3 ‐ Slow (1 year) and generate

2.‐ and 3.‐ Similar to real conditions2.‐ and 3.‐ Slow (1 year) and generate CaCO3. 

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Micro‐Raman

C

CSH

PNACC+C

?CSH

CSH

CSH CSHCSH

(1) (2) (3)

u.nt

ensi

ty/a

.In

1200 1000 800 600 400 2001200 1000 800 600 400 200

Wavenumber/cm-1

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MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE TRANSMISIÓN  (TEM)

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OTRAS APLICACIONESESTUDIO DE PINTURAS RUPESTRESCUEVAS DE MALTRAVIESO CÁCERES

Paleolítico superiorRefugio de cazadores

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OTRAS APLICACIONESESTUDIO DE PINTURAS RUPESTRESCUEVAS DE MALTRAVIESO CÁCERES

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OTRAS APLICACIONESESTUDIO DE PINTURAS RUPESTRESCUEVAS DE MALTRAVIESO CÁCERES

positivo negativogty

/a.u

.

C

956

C

ν1 PO43- in Ca3(PO4)2

Ram

an in

tens

i t

C

ν1 PO4 in Ca3(PO4)2

1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200

wavenumber/cm-1

Pigmento blanco

TÉCNICA MIXTA

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ESCULTURAS

G

G

G L

goetita + lepidocrocita

Ram

an in

tens

ity/a

.u. G+ L

VIDRIERAS800 700 600 500 400 300 200 100

wavenumber/cm-1

Re4PB60

Re4>Mau3>brazo>colgante>Px4>Px7>Px5>Pb60Re4

VIDRIERAS

160000180000200000220000240000260000280000

Title

PB60 Px5 Px7 Px4 colg brazo Mau3

Re4

Mau3

brazo

colgante

(a

(b

(c(d

(e

020000400006000080000

100000120000140000

Y Ax

is T Px4

Px7

Px5

Pb60

(e

(f

(g

1400 1200 1000 800 600 400 200

-20000

wavenumber (cm-1)

Pb60

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TINTAS EN DOCUMENTOS ANTIGUOS m12 m13

sa597

dos manchas de tinta10sg, 20 acum, low

O3

800

1600

m12

cel u

los

CaC

O

0

m

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

wavenumber (cm-1)

SALES EXPANSIVASSALES EXPANSIVAS

an in

tens

ity/a

.u.

1200 1000 800 600 400 200

ram

a

1wavenumber/cm-1

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Técnicas espectroscópicas aplicadas al estudio p p pde los materiales artificiales de construcción 

d l P i i Hi ó i A í idel Patrimonio Histórico‐Artístico

Sagrario Martínez Ramírez

d í l ib i l d di d d

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