Romanos, judíos, árabes y cristianos construyeron la antigua ciudad de Toledo con ladrillos como principal material de construcción. Por causas naturales y antropogénicas, nuestro patrimonio arquitectónico es destruido tanto de forma repentina como lentamente. Así por ejemplo, “el domo central de la catedral Hagia Sofía (Estambul), construido entre el año 532-537 DC se hizo íntegramente con ladrillo y tras varias restauraciones por daños producidos por los frecuentes terremotos, éste todavía sigue en pie (Richards RW., 1990); se investigaron las propiedades fisicoquímicas de estos ladrillos bizantinos, demostrando que se emplearon técnicas de construcción y materiales realmente resistentes a continuas tensiones y deformaciones, proponiendo técnicas de restauración en base a estos estudios, de cara a futuros terremotos
(Moropoulou A. et al., 2000).”32
Los movimientos de tierra también pueden provocar agrietamientos en construcciones de ladrillo; Cook D.A. et al. (2000), proponen opciones de reparación modificando el comportamiento de la fábrica de ladrillo mediante la introducción de refuerzos. Los conflictos bélicos también han provocado la desaparición de edificios emblemáticos, que se han podido recuperar gracias a posteriores restauraciones, como el Alcázar de Toledo destruido durante la guerra civil española.
La degradación de los materiales de construcción de edificios históricos también se produce de forma natural y progresiva por causas medioambientales, cambios bruscos de temperatura, erosión provocada por el viento, la lluvia y las heladas, dando lugar a disoluciones, corrosiones, disgregaciones, agrietamientos o desprendimientos de ladrillos, morteros y piedra natural.
32 GYMPEL, J.
Historia de la Arquitectura de la Antigüedad a nuestros días. Ediciones
“Los efectos de la contaminación ambiental por gases producidos en la combustión de vehículos, industrias y calefacciones de los hogares, tales como NOx, SO2 ó CO2, (Massey S.W., 1999; Cultrone G. et al., 2000), así como, el vertido de soluciones con elevadas concentraciones de metales pesados a las aguas (Deely J.M.& Fergusson J.E., 1994; Klavins M. et al., 2000), cuya evaporación conlleva a la posterior deposición de estas partículas sobre los materiales durante las precipitaciones (como lluvia ácida, por ejemplo), reaccionando con los mismos y provocando su disolución, y la reprecipitación de minerales secundarios, como costras enegrecidas de alteración de yeso, apatito, singenita, oxalato, acetato, o pátinas de oxidación (Bowler G.K. et al., 1996; Sabbioni C. et al., 1998; 2003; Valls del Barrio S. et al., 2002, Moropoulou A. et al 2003). La acción de los organismos, hongos, líquenes, algas, etc, también puede producir efectos negativos en los materiales de los edificios (Danin A., 1993; Carballal R. et al., 2001; Mottershead D. et al., 2003)”.33
La carta de Atenas de 1931, recomienda la colaboración de todos los países, de los conservadores de monumentos y de los arquitectos, con los representantes de las ciencias físicas, químicas y naturales, para alcanzar resultados seguros de aplicaciones siempre mayores, y la difusión, por parte de la Oficina Internacional de los Museos, de estos resultados mediante noticias y publicaciones regulares sobre los trabajos emprendidos en los diversos países. Durante las tres últimas décadas, la conservación del patrimonio arquitectónico ha adquirido un interés creciente por parte de científicos, arquitectos, historiadores del arte, ingenieros y arqueólogos, convirtiendo esta materia en una nueva área de investigación interdisciplinar. Muchos edificios históricos están siendo restaurados debido a una mayor consciencia de la importancia que tiene su conservación, como parte de nuestra historia y herencia del conocimiento tangible para futuras generaciones, a las que se les muestra los materiales propios de una región, los diferentes estilos arquitectónicos
33 LÓPEZ ARCE MARTINEZ, P.
Tesis: Ladrillos de edificios históricos de Toledo: caracterización, origen de las materias primas y aplicaciones para su conservación y restauración. Universidad Complutense de Madrid. Madrid, 2004. p.p. 145-146.
empleados o la convivencia conjunta de diferentes culturas, pudiendo así visualizar en el presente el legado arquitectónico del pasado. Esta rehabilitación del patrimonio arquitectónico mejora a su vez la fuente regional de riqueza que genera el turismo.
Actualmente, cuando un edificio histórico de ladrillo está muy deteriorado y necesita ser restaurado con materiales de sustitución, se utilizan ladrillos antiguos procedentes de derribos o se emplean ladrillos de fabricación actual con características de forma y aspecto similares a los originales. Sin embargo, además del aspecto estético, el estudio de la composición mineralógica y propiedades físicas, hídricas y mecánicas del material original es crucial para mantener el equilibrio físico-químico con los materiales adyacentes donde se va a intervenir, para evitar una posible degradación acelerada de los mismos debida a una incompatibilidad composicional o petrofísica. Para llevar a cabo este tipo de tareas de restauración, se requiere una profunda caracterización tanto de los materiales originales como de los de sustitución, para controlar el comportamiento físico-químico del sistema. El conocimiento histórico no es sólo analizar y conservar el material, también es investigar la metodología para producirlo y utilizarlo.
Los principales objetivos de la caracterización de materiales cerámicos son la conservación y restauración, apoyando a los estudios arqueológicos que incluyen, la determinación del origen de las materias primas de esos materiales, los procesos y cambios de los objetos arqueológicos sufridos durante el enterramiento, la estimación de la temperatura original de cocción y la reconstrucción de los procesos implicados en las técnicas de cocción y tecnologías de fabricación.
Los ladrillos y los productos cerámicos se pueden considerar rocas metamórficas artificiales, que el hombre ha creado a partir de una materia prima arcillosa, moldeándola y sometiéndola posteriormente a un cierto grado de temperatura durante la cocción en los hornos (“metamorfismo industrial”), lo que conlleva por tanto, a unas rutinas de investigación próximas a las llevadas a cabo con las rocas metamórficas. De este modo, las técnicas modernas
empleadas en el campo de la mineralogía, petrología y geoquímica son muy útiles para el estudio de materiales cerámicos arqueológicos, y utilizadas de forma complementaria proporcionan unos resultados más fiables que la utilización de una sola técnica.
Los ladrillos experimentan dos fases de cambios antes y después de la conformación del producto cerámico. La primera fase es la transformación de arcilla en ladrillo, desde su extracción en una formación geológica hasta la fabricación del producto acabado listo para ser utilizado en construcción, mediante los procesos de molienda, amasado con agua, secado y cocción. La segunda fase es la historia posterior de cambios físico-químicos del ladrillo colocado en el edificio, debido a la deposición e interacción con fluidos externos, partículas contaminantes, depósitos orgánicos y variaciones climáticas que modifican el equilibrio dinámico del ladrillo con su entorno ambiental, y provocan una degradación del ladrillo a largo plazo.
Las técnicas de análisis termogravimétricos (ATG) y termodiferenciales (ATD), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido, (MEB) y medidas porosimétricas de cerámicas medievales y bizantinas, han revelado interesante información sobre los procesos de fabricación histórica y sobre las materias primas empleadas en su elaboración.
La naturaleza, forma y tamaño de los diferentes tipos de granos incluidos en la matriz de un ladrillo pueden ser estudiados con un simple microscopio de polarización. Esta técnica básica permite diferenciar materias primas: arenas de cuarzo, feldespatos, micas, carbonatos y minerales accesorios (anfíboles, piroxenos, granates, esfenas, etc), fragmentos de rocas plutónicas, volcánicas y metamórficas, chamotas (fragmentos cerámicos añadidos a la arcilla), y color y textura de la matriz arcillosa.34
34 LÓPEZ ARCE MARTINEZ, P.
Tesis: Ladrillos de edificios históricos de Toledo: caracterización, origen de las materias primas y aplicaciones para su conservación y restauración. Universidad Complutense de Madrid. Madrid, 2004.
La MEB junto con el análisis elemental semi-cuantitativo utilizando espectrómetros de energía dispersiva de rayos X (EDX), proporciona imágenes de alta calidad que facilitan la interpretación de numerosos problemas arqueológicos. La información sobre el grado de vitrificación de cerámicas antiguas, y sus correspondientes temperaturas de cocción obtenidas mediante análisis de MEB permiten distinguir entre diferentes tradiciones en la tecnología cerámica de tiempos históricos. Los análisis de microsonda electrónica (ME), combinando la óptica electrónica con el análisis químico puntual de pequeños granos minerales accesorios característicos, contenidos en la matriz del ladrillo determinan su composición, identificando así su procedencia. La DRX y los ATD se han aplicado frecuentemente al estudio de fases minerales y compuestos químicos en materiales cerámicos. La espectroscopia Mössbauer es una técnica muy adecuada para el estudio de las fases minerales de hierro en un amplio rango de muestras y de sistemas complejos. Esta técnica es particularmente útil para estudiar materiales cerámicos, porque los análisis cualitativos y cuantitativos de los compuestos y estados de oxidación de hierro proporcionan información relacionada con el color, técnica de cocción y tecnología de fabricación de la cerámica.