combadura y dilatación de paneles de piedra natural

Materiales de ConstrucciónVol. 58, 289-290, 97-112

enero-junio 2008ISSN: 0465-2746

eISSN: 1988-3226

Combadura y dilatación de paneles de piedra natural: ensayo y evaluación de mármol y caliza

Bowing and expansion of natural stone panels: marble and limestone testing and assessment

K. Malaga(*), B. Schouenborg(*) y B. Grelk(**)

Recepción/Received: 22-V-07Aceptación/Accepted: 19-XI-07Publicado online/Online publishing: 6-II-08

RESUMEN

La piedra natural se ha empleado como material de cons-trucción durante siglos. En el pasado, se solía utilizar enelementos de carga, pero en los últimos 50 años las nue-vas técnicas de procesamiento han permitido que seacomercialmente rentable producir y utilizar revestimientospara fachadas de espesor reducido. Desafortunadamente,numerosas fachadas de mármol de edificios tanto enEuropa como fuera de ella han sufrido graves problemasderivados del deterioro de la piedra. El proyecto TEAM(2000-2005), financiado por la UE, ha tratado el problemade la combadura de determinados tipos de mármol obser-vado en fachadas situadas tanto en climas cálidos comoen climas fríos. Los principales objetivos del proyectoTEAM eran los de conocer y explicar los mecanismos dela dilatación, la combadura y la pérdida de resistencia queprovocaban la degradación de las fachadas revestidas demármol y caliza, así como prevenir el uso de mármol ycaliza inadecuados mediante la presentación de borrado-res de nuevas normas europeas. La inspección de apro-ximadamente 200 edificios ofreció una idea clara delalcance del problema en términos geográficos, geológi-cos y climáticos.

Palabras clave: combadura, dilatación, revestimiento,mármol, durabilidad.

SUMMARY

Natural stone has been used as a building material forcenturies. In the past, load bearing members were madeof entirely of stone, but in the last 50 years new proces-sing techniques have made the production and use ofthin facade cladding a profitable venture. Unfortunatelyhowever, marble facades on buildings in Europe and else-where have undergone severe deterioration. The EC-financed TEAM project (2000-2005) studied the bowingobserved on marble facades in both cold and warm cli-mates. TEAM's main objectives were to understand andexplain the expansion, bowing, and strength loss mecha-nisms governing the decay of marble- and limestone-cladfacades, and to draft new European standards to preventthe use of marble and limestone poorly suited to outdo-or cladding. A survey of some 200 buildings afforded aclear picture of the geographical, geological and climaticscope of the problem.

Keywords: bowing, expansion, cladding, marble, dura-bility.

(*) SP Technical Research Institute of Sweden (Boras, Suecia).(**) Ramboll Group (Virum, Denmark).

Persona de contacto/ Corresponding author: [email protected]@ccma.csic.es

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 97

1. INTRODUCCIÓN

La piedra natural se ha empleado para construir fachadasdurante siglos. Inicialmente, la piedra empleada era bas-tante gruesa cuando se usaba como elemento de cons-trucción para asegurar una buena resistencia y durabilidad. La investigación científica sobre las propiedades del már-mol comenzó a finales del siglo XIX. En los años siguien-tes, el grosor de la piedra natural usada en fachadas dis-minuyó desde casi 1000 mm (elementos de carga) hasta20-50 mm (revestimientos) como consecuencia de lasnuevas tecnologías y equipos de corte desarrollados por laindustria. El uso de finas losas de mármol y caliza comorevestimiento de fachadas ha aumentado considerable-mente en las últimas décadas. A pesar de que la granmayoría de los revestimientos de mármol se comportande forma satisfactoria, comenzaron a presentarse proble-mas de durabilidad con la llegada de los materiales derevestimiento de espesor reducido. En los últimos añoshan aumentado de forma espectacular los casos de com-portamiento defectuoso de dichas fachadas.

Edificios destacados como el Edificio Amoco de Chicago,el Ayuntamiento de Helsinki y el Gran Arco de París tie-nen en común haber experimentado graves problemascon el fino revestimiento de mármol de sus fachadas.Entre estos problemas se encuentran la dilatación, lacombadura, la pérdida de resistencia y, en los casos másgraves, el total desprendimiento del sistema de anclaje.Actualmente, la mayoría de los casos registrados de fallosde fachadas proceden de Europa y de América del Norte.Sin embargo, también se han registrado defectos enotras partes del mundo, como el Líbano, la India y Cuba.Aunque se han realizado distintos proyectos de investiga-ción europeos en este sentido, la principal solución siguesiendo la sustitución de los paneles, con un coste aproxi-mado de 500-1000 €/m2. En el caso relativamente recien-te del Ayuntamiento de Helsinki, cuyos paneles se susti-tuyeron en 1998, la operación acabó costando casi 4millones de euros. Aunque la gran mayoría de los proble-mas de durabilidad que presentan las losas de mármol ocaliza de los que se tiene constancia están relacionadoscon el mármol de Carrara, que es el que más se utiliza enel mundo, también se han dado casos de combadura enfachadas de otros mármoles, como el americano, el nor-uego y el portugués (Figura 1). Sin embargo, los estudiossobre el comportamiento del mármol de Carrara no soncoherentes, ya que en algunos casos el mármol deCarrara parece comportarse de manera satisfactoria. Lacombadura observada puede tener dirección convexa ocóncava respecto a la fachada.

El grupo del proyecto TEAM constaba de 16 miembrosprocedentes de nueve países de la Unión Europea, conrepresentación de asociaciones de productores y comer-

1. INTRODUCTION

Natural stone has been used on facades for centuries.Originally, the dimension stone used in structural mem-bers was cut very thick, ensuring highly consistentstrength and durability. Scientific research on the proper-ties of marble began in the late nineteenth century. Inthe years that followed, the thickness of the natural stoneused on facades decreased from over 1000 mm (forstructural members) to 20-50 mm (for cladding) thanksto the new cutting technologies and equipment develo-ped by the quarrying industry. The use of thin marble andlimestone slabs for facade cladding has grown substan-tially over the last few decades. Although the vast majo-rity of marble-clad facades perform satisfactorily, durabi-lity problems began to occur with the advent of thin clad-ding materials. And indeed, the number of reports offacade failures has increased dramatically in recent years.

Emblematic structures such as the Amoco building inChicago, the Finlandia City Hall in Helsinki and La GrandeArch have all been affected by severe flaws in their thinmarble-clad facades. Flaws include expansion, bowingand strength loss, and in the most severe cases comple-te detachment from the anchoring system. At present,most of the reports of facade failure are located inEurope and North America. Flaws have also been recor-ded in other parts of the world, however, such asLebanon, India and Cuba. Despite the research conduc-ted in Europe, the primary solution consists in replacingthe panels, at a cost of approximately €500-1000 /m². Afairly recent example can be found in Helsinki's City Hall,all of whose panels were replaced in 1998 at a cost ofnearly €4 M. This provides an idea of the economicdimension of the problem. Although most of the reportson the unduly short durability of thin marble or limesto-ne panels involve Italian Carrara marble, the most widelyused marble in the world, bowing has also been reportedin connection with American, Norwegian, Portuguese andother types of marble (Figure 1). Moreover, the reportson Carrara marble performance are inconsistent, for insome cases it apparently performs satisfactorily. Panelsmay bow either convexly or concavely to the facade.

The TEAM project consortium included 16 partners from9 EU countries who represented stone producers andtrade associations, testing laboratories, standardization

Mater. Construcc., Vol. 58, 289-290, 97-112, enero-junio 2008. ISSN: 0465-2746 98

K. Malaga et al.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 98


Bowing and expansion of natural stone panels - marble and limestone testing and assessment


ciantes de la piedra, laboratorios de ensayos, organismosde normalización y certificación, consultores, propietariosy responsables del mantenimiento de edificios y fabrican-tes de sistemas de reparación. Se centró en el problemade la dilatación y la combadura del mármol y de la dilata-ción de la caliza en revestimientos exteriores (1).

Los resultados del proyecto se basan en el análisis de másde 300 artículos, el estudio de aproximadamente 200 edi-ficios, el conocimiento y la experiencia personales y untrabajo exhaustivo de laboratorio y de campo. El proyectopermitió sacar muchas conclusiones útiles para las diver-sas partes interesadas: el sector de la piedra, las organi-zaciones de normalización, ensayos e investigación, lospropietarios de edificios, las asesorías y los arquitectos.

Se recopilaron y evaluaron las hipótesis existentes (2-5).Varios autores sugieren que la dilatación térmica anisó-tropa de la calcita cristalizada causa la desagregacióngranular del mármol (6-9). Siegesmund y otros (9) afir-man que la orientación predominante del esqueleto y latextura y estructura de los granos determinan el deterio-ro del mármol. La irregularidad de los bordes de los gra-nos se considera otro parámetro que inhibe o reduce lacombadura (10-12). Suele pensarse que la acción delhielo tiene una gran influencia sobre la combadura. Eltamaño del grano resulta ser de menor importancia en lacombadura del mármol (13). Muchas de estas hipótesisse analizaron en el proyecto TEAM.

2. OBJETIVOS Y CONTENIDOS DEL PROYECTO

Los principales objetivos del proyecto eran:

• Conocer y justificar los mecanismos de la dilata-ción y de la pérdida de resistencia.

and certification bodies, consultants, building owners,maintenance service firms and repair system manufactu-rers. The project focused on the problem of expansionand bowing in marble and expansion in limestone clad-ding for outdoor use (1).

Its results are the outcome of a review of over 300 arti-cles, a survey of around 200 buildings, personal knowled-ge and experience and comprehensive laboratory andfield work. It produced findings that have proved usefulto stakeholders such as the stone industry, standardiza-tion, testing and research organisations and buildingowners, as well as consultants and architects.

The existing hypotheses (2-5) were compiled and evalua-ted. A number of authors had suggested that the aniso-tropic thermal expansion of calcite crystals may underlieintergranular decohesion in marble (6-9). Siegesmund etal. maintained that both the preferred lattice orientationand the grain fabric control marble deterioration (9).Grain boundary irregularity, in turn, was regarded to beable to prevent or decrease bowing (10-12). Frost actionwas commonly assumed to impact bowing substantially.Grain size had been reported to have only a minor effecton bowing (13). Many of these hypotheses were testedunder the TEAM project.

2. PROJECT OBJECTIVES AND CONTENT

The main objectives of the project were:

• To understand and explain the mechanismsgoverning expansion and strength loss.

Figura 1. Dilatación con resultado de combadura cóncava y convexa de los paneles de mármol.

Figure 1. Expansion-mediated concave and convex bowing of marble panels.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 99

• Encontrar tipos de mármol con tendencia a la com-badura.

• Evitar el uso de mármol y caliza inadecuadosmediante la presentación de borradores para lacreación de normas europeas.

• Analizar si el recubrimiento o la impregnación pue-den impedir o reducir la degradación.

Algunas de las hipótesis y afirmaciones más habitualescomprobadas fueron:

• El mármol de Carrara es de mala calidad

• El mármol de grano fino es adecuado para revesti-mientos

• Una microestructura compleja (uniones intergra-nulares) proporciona un revestimiento duradero

• La acción del hielo provoca combadura

• Las variaciones de humedad y temperatura sondeterminantes de la combadura

• La dilatación térmica anisótropa de la calcita y ladolomía provoca la desagregación granular

• La liberación de las tensiones residuales de la rocaes importante

Las hipótesis se comprobaron con mayor detalle en seisedificios situados en Suecia (2), Alemania (2), Italia (1) yDinamarca (1). Entre los parámetros estudiados en el pro-yecto estaban:

• Diseño y sistema de anclaje del revestimiento

• Condiciones climáticas, orientación de la fachada yedificio

• Cota sobre rasante

• Grietas y roturas de paneles

• Juntas abiertas o selladas, anchura de las juntas

• Fábrica/orientación de la foliación de la piedranatural

• Combadura cóncava o convexa

• Acabado y tratamiento de la superficie

La instrumentación de seguimiento desarrollada se insta-ló en tres de los seis edificios: el Banco Nacional deDinamarca en Copenhague (Dinamarca), la Biblioteca dela Universidad de Göttingen (Alemania) y el Ayuntamientode Nyköping, Suecia (Figura 2). Se hizo un seguimiento delos siguientes parámetros:

• Temperatura superficial en la superficie externa dela piedra

• Tiempo total en que permanecían las superficiesinterna y externa de la piedra con humedad/con-densación

• Deformación bidireccional en las superficies inter-na y externa de la piedra

• To identify the categories of marble most prone tobowing.

• To prevent the use of unsuitable marble andlimestone by introducing drafts for European stan-dards on the subject.

• To determine whether surface coating and/or im-pregnation could prevent or diminish degradation.

Among the most common hypotheses/assertions verifiedwere:

• Carrara is a poor quality marble.

• Fine-grained marble is suitable for use as clad-ding.

• A complex microstructure (grain interlocking)ensures cladding durability.

• Frost action causes bowing.

• Moisture and temperature variations are crucial tobowing.

• Anisotropic thermal expansion of calcite anddolostone causes granular decohesion.

• The release of stress locked into rock plays animportant role.

These hypotheses were analyzed in greater detail on sixbuildings, two in Sweden, two in Germany, one in Italyand one in Denmark. The parameters studied in the pro-ject included:

• Cladding design and anchoring systems

• Climatic conditions, facade orientation and buil-ding physics

• Above grade elevation

• Panel cracking and breaking

• Open or sealed joints; joint width

• Fabric/orientation of natural stone foliation

• Convex or concave bowing

• Surface finish and treatment

Monitoring equipment was developed and installed onthree of the six buildings: Danish National Bank inCopenhagen, Denmark, University Library in Göttingen,Germany and City Hall in Nyköping, Sweden (Figure 2).The following parameters were monitored:

• Surface temperature on the outer side of thestone

• Time-of-wetness/condensation on the inner andouter sides of the stone

• Strain in two directions on the inner and outersides of the stone


K. Malaga et al.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 100




• Surface temperature on the inner side of thestone

• Air temperature in the gap behind the panel

• Relative humidity in the gap behind the panel

• Air temperature in the shade

• Relative humidity in the shade

A portable device called a "bow-meter" was developedspecifically for the project to take high precision measu-rements in the field (Figure 3). Bowing was measuredfour times a year and then correlated with the strainmeasurements. The data gathered contributed to thedefinition of the climatic variables for the laboratory bowand moisture expansion tests and to a better understan-ding of the diurnal variations in panel temperature. By fil-

• Temperatura superficial en la superficie interna dela piedra

• Temperatura del aire en el hueco entre el panel yel muro

• Humedad relativa dentro del hueco entre el panely el muro

• Temperatura del aire a la sombra

• Humedad relativa a la sombra

Para el proyecto se desarrolló un dispositivo portátil llama-do “combímetro” (Figura 3) para medir con gran precisiónla combadura sobre el terreno. Se midió la combaduracuatro veces al año y luego se estableció una correlacióncon las mediciones de deformación. Este seguimientogeneró datos para la definición de las variables climáticasen el ensayo de combadura del laboratorio y el ensayo dedilatación en húmedo, así como un mayor conocimiento

Figura 2. Estación de control del Ayuntamiento de Nyköping.

Figure 2. Monitoring station at Nyköping City Hall.

Figura 3. Medición de la combadura con el combímetro.

Figure 3. Taking bow-meter measurements.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 101

de las variaciones de temperatura diarias de los paneles.La filtración de estos cambios a pequeña escala permitióestablecer una buena correlación entre las mediciones dela deformación residual producida a largo plazo y lasmediciones manuales de la magnitud de la combadurarealizadas con el combímetro. Una conclusión muy impor-tante fue que la combadura varía hasta 2 mm/m en elmismo día. Las mediciones con combímetro realizadas deforma aislada pueden ofrecer valores poco claros, por loque deben hacerse de forma repetida y en condiciones cli-máticas parecidas.

3. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOSDATOS

En este artículo se tratan y presentan algunos resultadosseleccionados del proyecto TEAM. Se han publicado estu-dios más detallados y todos los resultados, incluidos losmétodos desarrollados, se pueden encontrar en elInforme Final del proyecto TEAM (1).

A partir de la evaluación de los resultados obtenidos enCopenhague y Göttingen se diseñaron equipos más esta-bles y fiables para las mediciones de Nyköping. Por esemotivo, en el presente trabajo sólo se presentan los datosde Nyköping. La fachada, que se construyó hace aproxima-damente 35 años, tiene revestimiento de mármol blancode Carrara, que muestra una combadura considerable. Sehizo un seguimiento minucioso de tres paneles: un panelde los originales y dos paneles nuevos del mármol deCarrara Gioia que sustituían a dos paneles viejos. Se selec-cionó el mármol de Carrara Gioia nuevo para los estudiosexperimentales por las marcadas características de comba-dura que había presentado en los ensayos previos.

El desplazamiento diario de los extensómetros podíaregistrarse de forma inequívoca con el equipo. Tambiénestaba claro que el desplazamiento diario probablemente"enmascarara" algún desplazamiento residual producidomás a largo plazo en los paneles a raíz de la dilatación ocombadura iniciales del mármol. La Figura 4 muestra elpanel 1 (panel original), que fue desmontado de la facha-da y vuelto a montar con nuevos anclajes y equipado condispositivos de medición. La pauta de desplazamientoparece indicar una combadura bastante rápida justo des-pués de volver a montar el panel (posiblemente porqueéste se estaba ajustando a los nuevos anclajes), seguidopor un largo periodo de poco desplazamiento. La Figura 5muestra los resultados del panel 3 de mármol de CarraraGioia. Obsérvese que el panel se está arqueando en ladirección contraria a la del panel 1 y que la magnitud dela combadura también es muy superior. La Figura 6 mues-tra los resultados del panel 2 de mármol de Carrara Gioia,que se había tratado con un recubrimiento hidrófobo (pro-

tering these small-scale changes a very good correlationcould be established between the long-term residualstrain readings and the manual bow-meter measure-ments. One very relevant finding was that bowing variedby up to 2 mm/m during a single day. As the informationfrom single bow-meter measurements can be confusing,repeated readings should be taken, always under similarclimatic conditions.

3. DATA ANALYSIS AND INTERPRETATION

Selected TEAM project results are discussed in this paper.More detailed studies and all the results, including themethods developed, can be found in the final report ofthe project (1).

An evaluation of the data gathered at Copenhagen andGöttingen led to the design of more stable and reliableequipment for the Nyköping measurements.Consequently, the following discussion is based on theNyköping findings only. The 35-year-old Bianco Carraramarble cladding on this facade exhibits significantbowing. Three panels were monitored in detail: one ori-ginal panel and two new Carrara Gioia marble replace-ment panels. The new Carrara Gioia marble was selectedfor the experimental studies due to its strong bowing pro-perties detected in TEAM screening tests.

The daily movements measured by the strain gaugeswere large enough not only to be recorded by these ins-truments, but very likely to 'mask' any longer term resi-dual movement in the panels ensuing from early expan-sion and/or bowing of the marble. Panel 1 (shown inFigure 4), the original panel, was removed from the faca-de, fitted with the measurement devices and set back inplace with new anchors. The readings seem to indicatefairly rapid bowing immediately after the panel wasremounted, possibly as it adjusted to the new anchors,followed by a long period with very little movement. Theresults for panel 3, made with Carrara Gioia marble, aregiven in Figure 5. Note that this panel bowed much morethan and in the opposite direction from Panel 1. Panel 2,likewise made of Carrara Gioia marble, was treated witha water-repellent (anti-graffiti) coating (Figure 6). Theaim was to assess the capacity of the coating to reduce


K. Malaga et al.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 102




ducto antigraffitti). Con el tratamiento se pretendía evaluarla posibilidad de que redujera la combadura. Los resulta-dos mostraron una reducción de la velocidad de combadu-ra horizontal y vertical de aproximadamente el 50% debi-da a la impregnación, en comparación con el panel 3.

bowing. Both horizontal and vertical bowing in this panelwas found to be close to 50% lower than in Panel 3.

Figura 4. Panel 1 de Nyköping: combadura horizontal (H) y vertical (V) de uno de los paneles originales de mármol de Carrara desmontado y vuelto a montar.

Figure 4. Panel 1 at Nyköping: horizontal (H) and vertical (V) bowing in an original Carrara marble panel after removal and remounting.

Figura 5. Panel 3 de Nyköping: combadura horizontal (H) y vertical (V) de un panel nuevo de mármol de Carrara.

Figure 5. Panel 3 at Nyköping: horizontal (H) and vertical (V) bowing in a Carrara marble replacement panel.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 103

4. DISCUSIÓN

La comparación de los datos del extensómetro con los delcombímetro mostró que sus resultados eran muy pareci-dos, lo que indicaba que las mediciones de la deformaciónen tiempo real pueden emplearse para complementar yreforzar las conclusiones obtenidas a partir de las medicio-nes realizadas con el combímetro manual.

El grosor de los paneles influye en la velocidad de comba-dura y deterioro. Los análisis de paneles de 20 mm, 30mm y 40 mm de un mármol con el mismo tipo de comba-dura demostró que los paneles de 20 mm fueron los mássensibles a la combadura y a la desagregación granular,mientras que los paneles de 40 mm de grosor eran másresistentes a la combadura.

Para algunos tipos de mármol se observó una relaciónentre la estructura y textura de la roca (orientación pre-dominante del esqueleto) y la resistencia a la combaduray la dilatación. La dirección de corte de un panel puedepor tanto influir en la combadura y la dilatación de losmármoles con una marcada anisotropía. Se analizaroncerca de 100 muestras con intención de averiguar la posi-ble relación entre la orientación predominante del esque-leto y la combadura. La influencia sobre la magnitud de lacombadura fue bastante baja en el caso de los tipos demármol con una orientación bien definida. Es importantedestacar que la diferencia era inferior a la precisión delmétodo de ensayo. Sin embargo, al ser sistemática nopodía pasarse por alto. Debe por tanto señalarse que los


K. Malaga et al.

4. DISCUSSION

The similarity found between the strain gauge monitoringdata and the bow-meter measurements indicated thatthe "real time" strain gauge measurements could be usedto supplement and corroborate the manual bow-metermeasurements.

Panel thickness was observed to influence the bowingand deterioration rates. Analyses of 20-, 30- and 40-mmpanels of a type of marble prone to bowing showed thatthe 20-mm pieces were the most sensitive to bowing andsugaring. Sugaring is a popular term for granular decohe-sion. Bowing was retarded in the 40-mm panels.

The rock fabric (preferred lattice orientation) was found tobe related to bowing/expansion (strength) in some typesof marble. The direction in which a panel is cut may there-fore affect bowing and expansion in highly anisotropicmarbles. Nearly 100 samples were studied to determinethe potential relationship between preferred lattice orien-tation and bowing. The impact of lattice orientation onbowing was very small for clearly oriented marbles.Although the differences were in fact smaller than could bemeasured with any precision using this test method, theyappeared too systematically to be ignored. It should bestressed, therefore, that marbles poorly suited for outdoor

Figura 6. Panel 2 de Nyköping: combadura horizontal (H) y vertical (V) de un panel nuevo de mármol de Carrara tratado con un recubrimiento antigraffitti.

Figure 6. Panel 2 at Nyköping: horizontal (H) and vertical (V) bowing in a Carrara marble replacement panel treated with an anti-graffiti coating.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 104

tipos de mármol inadecuados para el revestimiento deexteriores no deberían recomendarse con independenciade la orientación elegida a la hora de extraer y elaborarlas piezas.

El aserrado, el apomazado y el abujardado pueden hacerque las losas se arqueen, normalmente por dilatación dela cara trabajada. Se comprobó que los distintos mármo-les reaccionan de manera diferente y que existía una rela-ción entre el comportamiento durante la elaboración y laspropiedades mecánicas del mármol. Los mármoles menosrígidos cuyos diagramas de tensión/deformación eviden-cian histéresis durante la descarga parecen ser los másvulnerables. Dichos mármoles tienen asimismo mayorpropensión a la combadura como consecuencia de las ten-siones inducidas al material por factores externos, comolas gradientes de temperatura y humedad.

Se realizaron otros ensayos, como absorción de agua,absorción capilar, resistencia a la flexión, carga de rotura,resistencia a las heladas, velocidad del pulso ultrasónico,flexión a largo plazo, capacidad térmica, conductividadtérmica y calor específico. Una de las primeras conclusio-nes importantes fue la absoluta necesidad de secar lasmuestras de mármol y caliza a temperaturas inferiores alas especificadas habitualmente. La mayoría de las nor-mas especifican que el acondicionamiento de las muestrasde piedra debe realizarse a 70 ºC. Según los resultadosobtenidos por TEAM, se registró una reducción significati-va de la resistencia de algunos tipos de mármol incluso atemperaturas inferiores a 70 ºC. Para minimizar el dañosufrido por las probetas antes de realizar los ensayos serecomienda secarlas a 40 ºC durante una semana. Estefue el procedimiento de secado utilizado a lo largo del pro-yecto.

La posibilidad de comparar los resultados del laboratoriocon las observaciones realizadas en los edificios fue muyvaliosa, aunque muchos resultados y relaciones obtenidosen el laboratorio no pudieron probarse sobre el terreno(un mismo mármol se arqueaba en una misma fachada deforma cóncava y convexa pero en condiciones de labora-torio lo hacía en sólo una de las direcciones).

Suele afirmarse que la desagregación granular sólo provo-ca dilatación y combadura. Sin embargo, no en todos lostipos de mármol estudiados pudo observarse este fenó-meno, que se producía con mayor frecuencia en mármo-les calcíticos que dolomíticos (aunque muchos mármolescalcíticos puros no mostraban ningún signo de desagrega-ción granular). La dilatación diferencial en distintas orien-taciones del esqueleto cristalino es una propiedad que elmármol tiene en común con otros muchos tipos de rocas,como la granodiorita, y que no puede explicar por sí solaesos fenómenos, aunque es un factor que debe tenerseen cuenta.




cladding should not be recommended, regardless of thedirection in which they are quarried or processed.

Sawing, honing and bush-hammering may cause slabs tobow, typically due to expansion in the surface involved.Different marbles responded differently, and a relations-hip was found between behaviour during processing andthe mechanical properties of the marble. The most vulne-rable appeared to be low stiffness marbles whosestress/strain curve is characterized by hysteresis duringunloading. Such marbles also tend to be more prone tobowing as a result of stress induced in the material byexternal factors such as temperature and humidity gra-dients.

The other tests conducted included water absorption,capillary suction, flexural strength, yield strength, frostresistance, ultrasonic pulse velocity, long-term bending,heat capacity, heat conductivity and specific heat. One ofthe first and most relevant findings was that marble andlimestone samples necessarily had to be dried at tempe-ratures lower than normally specified. Most standardsspecify that stone samples should be conditioned at70 ºC. The TEAM results showed that some types of mar-bles underwent a significant reduction in strength even attemperatures lower than 70 °C. Drying at 40 ºC for oneweek is recommended to minimize damage to the speci-mens prior to testing. This criterion was followed throug-hout the project.

The opportunity to compare laboratory results to deve-lopments observed on buildings proved to be extremelyuseful, although many of the laboratory findings couldnot be confirmed in the field: one and the same marbleobserved to bow both convexly and concavely on a givenfacade, for instance, bowed in one direction only underlaboratory conditions.

While granular decohesion is commonly believed to bethe sole cause of expansion and bowing, this decaymechanism was not observed in all the types of marblestudied. It was found more often in calcitic than dolomi-tic marbles, although many pure calcitic marbles showedno signs of granular decohesion. Differential expansion indifferent crystal lattice orientations is a property thatmarble shares with many other rock types, granodioriteamong them, and although it does not in itself explainbowing, it is a factor to be considered.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 105

Se confirmó que los factores intrínsecos más importantesson la complejidad de los bordes de los granos y la gra-nulometría de los granos de mineral de la roca (Figura 7),que están relacionados con las distintas fuerzas de uniónentre los granos de mineral debido a la complejidad de ladisposición de sus bordes, conjuntamente con la estructu-ra cristalina. Este tipo de estructura permite una mayoradherencia entre los granos debido al contacto más fuer-te que supone desde el punto de vista mecánico y unasuperficie de contacto mayor en comparación con los gra-nos "ideales" de forma hexagonal regular. El tipo de granode mineral o cristal con formas complejas y defectos deestructura se adapta con mayor facilidad a los cambiosmediante la redistribución de átomos individuales que losgranos ideales y sin defectos de forma hexagonal regular.Esto se debe a que dichos cristales tienen una energíainterior mayor que los de forma ideal. Sus defectos son elresultado de tensiones internas acumuladas durante unarecristalización dinámica que pueden liberarse sin afectara los bordes de los granos. La acción de un ciclo de tem-peratura y humedad intenso sobre una fachada puededesencadenar estas reacciones. Los cristales de formaideal no tienen la misma capacidad para redistribuir losátomos dentro de su esqueleto y, por tanto, están limita-dos a movimientos a lo largo de los bordes de los granos,provocando la desagregación granular. Por otra parte, lapropagación de fisuras y la dilatación y coalescencia de loshuecos puede producirse con mayor facilidad en unaestructura con bordes de granos rectos.

No se conoce con toda claridad la influencia del agua,pero se sabe que en los ciclos de humectación y secadose acumulan tensiones. En los mármoles con capacidadpotencial de combadura los bordes entre los granos sonmás abiertos que en los materiales que no se arquean,por lo que entra más agua haciendo que actúen a micro-

The crucial parameter was shown to be the complexity ofgrain boundaries and the mineral grain size distribution inthe rock (Figure 7). The differences in bonding strengthsbetween mineral grains were related to the complexity ofthe contours of grain boundaries, in conjunction with thestructure of the crystals themselves. Such structures pro-vide for stronger inter-grain bonding thanks to the grea-ter mechanical strength of the interface and because thearea involved is greater than in "ideal" hexagonal grains.Mineral grains/crystals with complex shapes and latticedefects are more prone to change via redistribution ofindividual atoms than flawless, ideally shaped hexagonalgrains because the former have higher levels of innerenergy than the latter. Such defects are the result ofinternal stress built up during dynamic re-crystallisationthat can be released without affecting grain boundaries.Release may be triggered by exposure to the high tem-peratures and moisture cycles prevailing on facades.Since ideally shaped crystals cannot rearrange atomswithin their lattice as readily as irregularly shaped grains,the response of straight-sided crystals to such stress isessentially confined to movement along grain bounda-ries, with the concomitant granular decohesion. In addi-tion, smooth grain boundaries facilitate crack propagationas well as void expansion and coalescence.

How water affects the process is not completely clear,but stress is known to build up during wet-dry cycles.Marbles with bowing potential have more open grainboundaries than non-bowing types of stone. Such astructure facilitates water uptake and increases micro-scale capillary forces during both wetting and drying, ren-


K. Malaga et al.

Figura 7. (a) microtextura no arqueable de mármol con bordes de granos complejos y gran variedad de tamaños de granos; (b) mármol con tendencia a la combadura debido a su estructura relativamente simple con granos

aproximadamente del mismo tamaño y bordes de granos rectos.

Figure 7. Micro-texture in (a) non-bowing marble with complex grain and widely varying grain sizes; and (b) marble prone to bowing, with its simpler structure, smooth grain boundaries and more uniform grain size.

(a) (b)

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 106




dering the marble unsuitable for outdoor use. Moreover,the energy required to initiate and propagate cracks islower in wet than dry rocks because it takes more addi-tional energy to replace a solid-solid contact with a solid-air contact than to replace it with a solid-water contact.Consequently, strength is lower in wet than in dry stones.In addition, an open microstructure facilitates wateruptake and the concomitant frost damage in the winter,further accelerating decay. Open structures are also morevulnerable to weathering as a result of the acid in pollu-ted rain.

5. BOW TEST AND MOISTURE EXPANSIONTEST

That a moisture gradient is needed for bowing to occurwas an assumption adopted early on in the project. Suchwarping had often been observed in flooring, where mar-ble tiles bowed soon after being laid in the grout. Thebowing observed in tile floors was not permanent, howe-ver. By contrast, the defects observed on buildings waslargely permanent as a result of a combination of hightemperatures and a moisture gradient. A laboratory testwas therefore devised to simulate these conditions. Thiscalled for creating the same conditions as observed infacades. The information needed about the maximumtemperatures reached on stone facades (at least inEurope) was gathered from the detailed building inspec-tions and long-term monitoring conducted, as well as thereview of the literature. A temperature of 75 ºC was mea-sured on a dark, vertical limestone panel. The normaltemperature on a white marble facade on a sunny sum-mer day is around 55 ºC. These studies also affordedinformation on "ramp time", i.e., the time needed forpanels to reach the maximum temperature and to subse-quently cool down. One important consideration addres-sed when designing the method was that the temperatu-re cycle would have to be repeatable in every test, andequal "climatic" conditions ensured for all test specimensregardless of type, colour and other characteristics of themarble. This could only be achieved by using a blackreference as described in ISO 4892-1 (Plastics - Methodsof exposure to laboratory light sources). Note that thisprocedure controls the climate, but not the stone tempe-rature.

escala fuerzas capilares mayores en el caso de los mármo-les inadecuados, tanto durante la fase húmeda comodurante la seca. Asimismo, la energía necesaria para quese formen y propaguen las fisuras es inferior en una rocahúmeda que en una seca. Esto se debe a que el aumen-to de energía es mayor cuando se sustituye un contactode sólido con sólido por un contacto de sólido con aire,que cuando se sustituye un contacto de sólido con agua.Por lo tanto, la resistencia es menor en una piedra húme-da que en una seca. Una vez abierta la microestructura,también le resulta más fácil al agua introducirse en la pie-dra y provocar daños cuando se producen heladas, acele-rando de este modo la degradación. Además, la meteori-zación producida por las soluciones ácidas procedentes dela lluvia contaminada es más intensa en el caso de lasestructuras abiertas.

5. RESUMEN DEL ENSAYO DE COMBADURA YDEL ENSAYO DE DILATACIÓN EN HÚMEDO

Se supuso desde un primer momento que era necesario uncierto gradiente de humedad para que se produjera lacombadura. Previamente se había observado este fenóme-no en numerosos solados en los que las baldosas de már-mol se habían arqueado poco después de colocarlas sobrela lechada, aunque en dichos casos la combadura no eraduradera. En cambio, la combadura observada en los edi-ficios estudiados era en gran medida permanente y estabaprovocado por la combinación de elevadas temperaturas yel gradiente de humedad. Se desarrolló por tanto un méto-do de ensayo para laboratorio destinado a simular estascondiciones. Para reproducir la combadura en el laborato-rio es necesario crear las mismas condiciones observadasen una fachada. La inspección detallada de los edificios,junto con el seguimiento a largo plazo y el estudio de laliteratura correspondiente, proporcionaron la informaciónnecesaria sobre la temperatura máxima de la superficie deuna piedra de fachada (al menos en Europa). En un panelde caliza oscura se midió una temperatura de 75 ºC, mien-tras que en un mármol blanco una temperatura de aproxi-madamente 55 ºC en un día soleado de verano resultanormal. También se consiguió información sobre la “rampade ascenso/descenso” de la temperatura (es decir, el tiem-po necesario para alcanzar la temperatura máxima y, pos-teriormente, para que se enfríen los paneles). Una necesi-dad importante que hubo que considerar al diseñar elmétodo fue la de poder repetir el ciclo de temperatura encada ensayo y asegurarse de que todas las probetas sos-tenían la acción de las mismas condiciones “climáticas” conindependencia del tipo, color, etc. del mármol. La únicaforma de lograrlo era utilizando un panel negro de referen-cia conforme a la norma ISO 4892-1 (Plásticos: Métodosde exposición a fuentes luminosas de laboratorio).Conviene destacar que mediante este procedimiento es elclima el que se controla y no la temperatura de la piedra.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 107

The second trial developed was an expansion test thatcorrelates more closely to performance observed in thefield than any of the standard methods presently availa-ble. Building designers generally prefer very small jointsbetween stone panels. Such “expansion” joints shouldideally accommodate movements between the individualpanels and thereby prevent breakage. In the past, thesejoints were engineered around the “thermal expansioncoefficient” in dry conditions. Building facades are notalways dry, however, and expansion in the presence ofmoisture is usually significantly higher than in dry condi-tions. Consequently, the test was conducted on water-saturated samples.

The two test methods were tested in a comparative trialto the requirements laid down in ISO 5725-1994 BasicMethods for the Determination of Repeatability andReproducibility of a Standard Measurement Method.Repeatability and reproducibility were calculated accor-dingly.

Bowing test

Since tests conditions were not identical in all laborato-ries, the results varied more than expected. Both the sto-nes and the bowing method proved to be very sensitiveto differences in temperature, and not all the laboratorieswere in a position to install the black reference during thetime the project lasted. Slight differences in equipmentsetup were also reflected in variations in the test results.Nonetheless, all the laboratories were able to successfullydiscriminate between bowing and non-bowing marblewith this test. The test apparatus is shown in Figure 8.


K. Malaga et al.

El segundo método de ensayo desarrollado es una prue-ba de dilatación que se correlaciona mejor con el compor-tamiento observado in situ que los métodos convenciona-les. Los proyectistas suelen preferir que las juntas entrelos paneles de piedra sean muy pequeñas. Dichas juntas,llamadas “juntas de dilatación”, deberían en teoría permi-tir los desplazamientos diferenciales de paneles sin que seproduzca ninguna rotura. Hasta la fecha, el dato emplea-do normalmente para la proyección de estas juntas era el"coeficiente de dilatación térmica" en condiciones secas.No obstante, las fachadas de los edificios no siempreestán secas y la dilatación en condiciones de humedad espor lo general considerablemente mayor que en condicio-nes secas. En consecuencia, en el presente trabajo, elensayo se ha basado en muestras saturadas de agua.

Ambos métodos de ensayo se utilizaron en una pruebacomparativa de conformidad con los requisitos recogidosen la norma ISO 5725:1994 Basic Methods for the Deter-mination of Repeatability and Reproducibility of a Stan-dard Measurement Method. El cálculo de la repetibilidady reproducibilidad se realizó de acuerdo con dicha norma.

Ensayo de combadura

Debe tenerse en cuenta que las condiciones no eran idén-ticas en todos los laboratorios y que, por tanto, los resul-tados del ensayo variaban más de lo esperado. Tanto laspiedras como el método de combadura son muy sensiblesa las diferencias de temperatura y no fue posible instalaren todos los laboratorios el panel negro de referencia enel tiempo que duraba el proyecto. Las pequeñas diferen-cias de distribución de los equipos también se vieron refle-jadas en la diversidad de los resultados. Sin embargo, loque sí está claro es que a lo largo de este ensayo todoslos laboratorios pudieron distinguir el mármol propenso ala combadura del que no lo era. Los equipos se muestranen la Figura 8.

Figura 8. Equipos de laboratorio para el ensayo de combadura, que permite combinar una parte inferior húmeda con el calentamiento cíclico desde una posición superior.

Figure 8. Laboratory bow test apparatus for combining a wet underside with cyclic heating from above.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 108




Obsérvese que existe en general una clara diferenciaentre la dirección de combadura observada sobre el terre-no y los resultados de laboratorio. En la práctica, la direc-ción de la combadura es en gran medida arbitraria, mien-tras que en el ensayo de combadura las probetas siemprese arquean hacia el calor (es decir, hacia arriba). Es difícilexplicar este fenómeno, que también han observado otrosinvestigadores (14, 15).

Dilatación

El ensayo de dilatación presenta dificultades relacionadascon los aspectos prácticos de su ejecución. Por ejemplo, apesar de las numerosas pruebas con distintos tipos depegamento, algunos puntos de medición instalados tendíana desprenderse de la superficie de la piedra ante la accióndel agua caliente. Por consiguiente, es importante empe-zar con un número elevado de probetas y asegurarse deque el pegamento se ha endurecido. Se trata de un pro-blema común que afecta a otros muchos métodos deensayo de dilatación, entre ellos, los que se emplean paramedir la dilatación del hormigón y el mortero. Al igual queocurría con el ensayo de combadura, el ensayo de dilata-ción es susceptible de un mayor refinamiento, pero hademostrado ser suficiente para indicar de forma clara laidoneidad de un tipo de mármol o caliza para su uso enrevestimientos. Además, proporciona datos importantespara determinar las dimensiones de las juntas de dilata-ción. Otro dato importante es que algunos tipos de már-mol y caliza tienden a mostrar una dilatación en continuoaumento, mientras que otros presentan una dilataciónlimitada. En la Figura 9 se muestra equipo utilizado pararegistrar la dilatación por calor.

One obvious difference was observed between the in situbowing direction and the laboratory results. While in prac-tice bowing direction is practically arbitrary, in the bowingtest the specimens always curved toward the heat (i.e.upwards). These findings, which are difficult to explain,have also been reported by other authors (14, 15).

Expansion

A series of practical difficulties had to be surmounted toconduct the expansion test. For instance, despite themany trials conducted with different types of glue, duringexposure to hot water, instruments tended to work loosefrom the stone surface at some of the measuring points.The initial number of test specimens should therefore belarge and care should be taken to ensure that the gluehardens. This is a problem common to many expansiontests, concrete and mortar tests among them. Like thebow test, the expansion test can be further refined, butin its present state it has proven to be able to determinewhether a given type of marble or limestone is apt forcladding. Furthermore, it provides valuable informationfor dimensioning expansion joints. Another relevantobservation was that certain types of marble and limes-tone tended to expand continuously, while in othersexpansion was constrained. Heat-induced expansion isillustrated in Figure 9.

Figura 9. Ensayo de laboratorio de dilatación por humedad y calor a fin de obtener datos fiables para el dimensionamiento de las juntas de dilatación. El recipiente de agua con temperatura controlada se emplea habitualmente en los ensayos de cemento.

Figure 9. Laboratory test for moisture- and heat-induced expansion, to obtain reliable data for dimensioning expansion joints. The thermally controlled water bath is standard cement testing equipment.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 109

Ambos métodos de ensayo se completaron mediante ladeterminación de la resistencia a flexión tras los ciclos detemperatura, con la que se obtiene una indicación clara dela potencial disminución de la resistencia con el paso deltiempo, así como valiosos datos para predecir la vida útil.Sin embargo, debe tenerse en cuenta que en caso denecesitarse un cálculo más preciso de la vida útil, seránecesario conocer la temperatura y las variaciones detemperatura de la superficie de la piedra en la ubicaciónreal del edificio. Si se ha seleccionado un mármol propen-so a la combadura, también será necesario determinar laresistencia a las heladas de la piedra antes y después delos ciclos de temperatura.

6. CONCLUSIONES

A partir de un examen exhaustivo de la literatura y el estu-dio de un conjunto de edificios se pudo definir con grancerteza el alcance geográfico y geológico del problema. Lacombadura es un fenómeno mundial que no se limita a undeterminado tipo de mármol o un clima en concreto, yque puede producirse sin que intervenga la acción delhielo. El análisis de una serie de casos prácticos permitióexplorar varias hipótesis sobre el deterioro y proporcionóinformación importante sobre las variables que deben uti-lizarse en los métodos de ensayo desarrollados comoparte del proyecto, especialmente en lo referente a lagama de oscilación de las temperaturas.

La toma de muestras y el análisis de paneles procedentesde edificios proporcionaron más información sobre el pro-ceso de deterioro y su velocidad y, junto con la metodolo-gía de inspección, ofrecieron una sólida base para crearun modelo de predicción de la vida útil restante, incluidoun análisis del riesgo asociado.

Los resultados del seguimiento a largo plazo revelaron laimportancia de realizar las mediciones repetidas vecespara conseguir e interpretar los datos de manera relevan-te y fiable. Las mediciones realizadas una sola vez sirvende poco debido a las grandes variaciones diarias y esta-cionales.

El muestreo de los materiales de ensayo es fundamentalpara todo proyecto. En este sentido, son imprescindiblesinstrucciones detalladas sobre la toma y el marcado de lasmuestras. El CEN TC 246 sobre piedra natural ha sidoinformado de los resultados del presente trabajo y lasrecomendaciones correspondientes.

El ensayo en laboratorio de casi 100 tipos distintos demármol ha permitido rebatir muchas de las hipótesis exis-tentes. El principal factor extrínseco que influye en la com-badura y la dilatación es la temperatura elevada en pre-sencia de un gradiente de humedad, que crea las tensio-

The above two tests were supplemented by determiningflexural strength after the temperature cycles. This pro-cedure provided a clear indication of the potentialstrength decrease over time, as well as data relevant topredicting service life. More precise estimates of servicelife would be possible, but would depend on in situ infor-mation on temperature and temperature fluctuations onthe stone surface. Where bowing marble is selected, itsfrost resistance may also have to be determined beforeand after the temperature cycles.

6 CONCLUSIONS

A comprehensive review of the literature, together with asurvey of affected buildings, provided a very good pictu-re of the geographical and geological scope of the pro-blem. Bowing, which occurs around the world, is not con-fined to any one type of marble or climate, and frostaction is not requisite to its appearance. A series of detai-led case studies not only afforded the opportunity to testseveral hypotheses on deterioration but furnished rele-vant information on the variables to be used in the testsdeveloped for the project, in particular as regards appro-priate temperatures.

Further information about deterioration and the rate atwhich it takes place was gathered by sampling and tes-ting building panels. This, together with the inspectionmethodology, constituted a sound basis for formulating amodel to predict the remaining service life, including ananalysis of the associated risk.

Long-term monitoring highlighted the importance ofrepeated measurements for the relevant and reliableinterpretation of the data. Single measurements wereshown to be of little use due to wide diurnal and seaso-nal fluctuations.

Sampling test materials is of vital importance to any pro-ject. Sampling, in turn, depends on detailed instructionsboth on the sampling process itself and sample marking.The findings and recommendations ensuing from thisstudy have been reported to CEN TC 246 Natural Stone.

Many “old” hypotheses were refuted by the results oflaboratory tests on nearly 100 different types of marble.The external factor with the greatest impact was found tobe high temperature in the presence of a moisture gra-dient. These conditions were seen to generate the exter-


K. Malaga et al.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 110




nes externas a las que los distintos mármoles respondende distintas maneras. Los factores intrínsecos más impor-tantes son la complejidad de los bordes de los granos y lagranulometría de los minerales que constituyen la roca,que, junto con la estructura cristalina, proporcionan distin-tas fuerzas de adherencia entre los granos. La estructurade grano irregular, algo que tienen en común todos losmármoles considerados adecuados para el revestimientode exteriores, es el resultado de la combinación del meta-morfismo que convirtió la caliza en mármol y una recrista-lización dinámica. Las uniones más débiles provocan ladesagregación granular del mármol y pérdidas de resis-tencia significativas.

Los resultados de ambos métodos de ensayo (combaduray dilatación) demostraron que cada mármol es único y res-ponde de manera única, con una curva de degradaciónpropia, a las tensiones provocadas por el clima. El factor deaceleración del ensayo de combadura de laboratorio es portanto distinto para los distintos tipos de mármol. Los méto-dos de ensayo permiten evaluar si un mármol es o no ade-cuado para el revestimiento de exteriores. El ensayo decombadura también puede adaptarse para predecir la vidaútil restante del mármol de un edificio en concreto.

Las experiencias realizadas in situ han demostrado que esposible inhibir o disminuir la degradación del mármol recu-briendo la superficie con un tratamiento hidrófobo.

Muchos de los errores cometidos en proyectos y trabajosanteriores pueden atribuirse, con toda probabilidad, a lagran complejidad del problema. Los ensayos realizadossobre un sólo tipo o a muy pocos tipos de mármol sin vali-dar los resultados con casos reales han tenido a menudocomo consecuencia conclusiones erróneas o no funda-mentadas. Los resultados del proyecto TEAM aumentaronconsiderablemente el conocimiento sobre los procesos deldeterioro del mármol y la caliza. El mármol puede emple-arse en revestimientos exteriores, pero debería analizarsecuidadosamente antes de su aplicación. Las conclusionesdel proyecto deberían aprovecharse para garantizar unaselección correcta de los materiales adecuados y, de estemodo, contribuir a la utilización segura del mármol y lacaliza como materiales de revestimiento.

nal stress that different marbles respond to in differentways. The crucial intrinsic parameter, in turn, was thecomplexity of grain boundaries and the mineral grain sizedistribution in the rock. Indeed, the differences in bondingstrengths between mineral grains were due to the com-plexity of grain boundary contours, along with the struc-ture of the crystals themselves. Such irregular grain struc-tures, a feature that all marbles regarded to be suitablefor outdoor cladding have in common, is a result of thecombination of two factors: the metamorphism wherebylimestone was converted to marble and dynamic recrysta-llization. Weaker bonds lead to granular decohesion orsugaring in the marble as well as significant strength loss.

The results of the bowing and expansion tests provedthat every marble is unique and responds uniquely to cli-matic stress in accordance with its own degradationcurve. Consequently, the acceleration factor determinedwith the laboratory bow test differs from one type of mar-ble to another. The tests developed provide for a reliableassessment of marble suitability, or otherwise, for outdo-or cladding. The bow test can, moreover, be adapted topredict the remaining service life of a given marble on aspecific building.

Field trials showed that marble decay can be inhibited orreduced by coating the surface with a water-repellentsubstance.

Many of the misconceptions reflected in previous projectsand reports may be due to the complexity of the problem.Testing only one or very few types of marble without vali-dating the results against actual case studies has oftenresulted in erroneous or unsubstantiated conclusions.The TEAM project results have enhanced the understan-ding of marble and limestone deterioration considerably.Marble can be used for outdoor cladding, but should bethoroughly tested before installation. The project findingsshould be applied to ensure the selection of suitablestone, thereby contributing to the safe use of marble andlimestone as cladding materials.

BIBLIOGRAFÍA / BIBLIOGRAPHY

(1) TEAM, “Testing and Assessment of Marble and Limestone,” Final Technical Report, (2005), ECProject: TEAM-G5RD-CT-2000-00233.http://www-v2.sp.se/building/team/ (2) Rayleigh, L.: “The bending of marble”. The Royal Society of London, pp. 266-279. (1933).(3) Bain, G. W.: “Geological, Chemical and Physical Problems in the Marble Industry,” American Institute of Mining and MetallurgicalEngineers, Technical Publication No. 1261, 16 pp. (1940). (4) Winkler, E.M.: Stone in Architecture, Springer Verlag p. 300+. (1994).(5) Widhalm, C.: et al. “Anisotropic thermal expansion causes deformation of marble claddings”. Journal of the Performance ofConstructed Facilities, 10(1), pp. 5-10. (1996).

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 111

(6) Kessler, D.W.: “Physical and chemical tests on the commercial marbles of the United States” Technologic Papers of the Bureau ofStandards No. 123, (1919).(7) Perrier, R. & Bouineau, A.: “La descohesión térmica en mármoles y calizas marmóreas”, pp. 59-71. Investigacion y Desarrollo. (1997).(8) Malaga-Starzec, K., Lindqvist, J-E.: and Schouenborg, B. “Experimental study on the variation in porosity of marble as a function oftemperature” Natural Stone, Weathering Phenomena, Conservation Strategies and Case Studies, Geological Society Special PublicationNo. 205, London, (2002).(9) Siegesmund, S., Ullemeyer, Weiss, T., & Tschegg, E.: “Physical wheathering of marbles caused by anisotropic thermal expansion”.International Journal of Earth Sciences, 89, pp. 170-182. (2000).(10) Barsottelli, M., Fratini, F., Giorgetti, G., Manganelli del Fa, C and Molli, G.: “Microfabric and altaration in Carrara marble: a prelimi-nary study”. Science and Technology for Cultural Heritage 7 (2), pp.115-126, (1998). (11) Royer-Carfagni: “On the thermal degradation of marble”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 36, pp. 119-126. (1999).(12) Alnæs, L., Koch, A., Schouenborg, B., Åkesson, U., and Moen, K.: “Influence of Rock and Mineral Properties on the Durability of MarblePanels,” Proceedings of the International Conference on Dimension Stone 2004, 14-17 June, Prague, Czech Republic, (2004).(13) Weiss, T., Zeizig, A. and Siegesmund, S.: “Thermal Expansion and Its Control on the Durability of Marbles,” Natural Stone,Weathering Phenomena, Conservation Strategies and Case Studies, Geological Society Special Publication No. 205, London, (2002).(14) Karhapää, E.: “Weather Resistance Tests with Carrara Type White Marble,” VTT, Building Technology, Concrete and MineralsTechnology, Internal Report 2, RTE5-IR-2, (1994).(15) Grelk, B., Goltermann, P., Koch, A., and Alnæs, L.: “The Laboratory Testing of Potential Bowing and Expansion of Marble,”Proceedings, Dimension Stone 2004 “New Perspectives for a Traditional Building Material,” 14-17 June 2004, Prague, Czech Republic,pp. 253-260.

* * *


K. Malaga et al.

PN16.qxp 17/04/2008 13:34 PÆgina 112

combadura y dilatación de paneles de piedra natural

Documents