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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
Instituto de Estructura de la Materia (CSIC)Madrid
Departamento de Espectroscopía Nuclear, Vibracional y de Medios Desordenados
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.
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%)
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
CONGLOMERANTES ARTIFICIALESNANOCAL
4 ml/min90ºC
NANOCAL
90ºC24hH2O
. ...CaCl2
. ... . .
. .
CONGLOMERANTES ARTIFICIALESNANOCALNANOCAL
Investigaciones
* Nueva metodología de síntesis de nanocal
Aumento de la solubilidad de la portlandita. Disolución azúcarazúcar
CONGLOMERANTES ARTIFICIALESNANOCAL
25ºC
NANOCAL
azúcares
CaCl22
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
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
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.
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
MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE TRANSMISIÓN (TEM)
OTRAS APLICACIONESESTUDIO DE PINTURAS RUPESTRESCUEVAS DE MALTRAVIESO CÁCERES
Paleolítico superiorRefugio de cazadores
OTRAS APLICACIONESESTUDIO DE PINTURAS RUPESTRESCUEVAS DE MALTRAVIESO CÁCERES
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
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
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
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