En esta tesis, se ha estudiado el estado de conservación de la roca utilizada en la construcción del acueducto romano de Zaghouan-Cartago (areniscas miocénicas de la unidad superior de la formación Fortuna).
Se ha realizado una serie estratigráfica de la zona donde se encuentran parte de las canteras romanas que suministraron el material necesario para la construcción de los monumentos de la zona. De este estudio se desprendió que los diferentes frentes de cantera abiertos en la serie explotan en realidad el mismo nivel estratigráfico (nivel 3 del tramo inferior). También se desprendió que de toda la serie es este nivel el único posible que puede ser explotado como material de construcción, puesto que, es el único que presenta un grado de litificación adecuado y una potencia de estratos que permite extraer con facilidad sillares de las dimensiones deseadas. El estudio petrográfico detallado de esta roca mostró que corresponde a una cuarzoarenita no cementada y litificada por compactación, compuesta esencialmente por cuarzo (69-84 %), porosidad (14- 28 %), matriz arcillosa (0-10 %) y como componentes accesorios (0-1%) feldespato potásico y turmalina. Texturalmente, se trata de areniscas de tamaño fino a medio-grueso con una selección que varía de extremadamente buena a muy buena en el caso de las finas y que es moderada en el caso de las gruesas.
La ausencia casi total de fase cementante, genera un sistema poroso único definido tan solo por la disposición de los granos de cuarzo y el grado de compactación de la roca. Esto confiere a la roca un carácter macroporoso y otorga a la porosidad una alta comunicabilidad.
El carácter monomíctico cuarzoso de la roca la hace muy resistente a la alteración química o a cualquier mecanismo de alteración que implique la presencia de agua, puesto que, éste es el agente principal que interviene en la mayoría de los procesos de alteración físico-químicos del material pétreo.
Estas características petrográficas se reflejan perfectamente en el comportamiento tanto físico como de alterabilidad de esta roca. El carácter macroporoso y la alta comunicabilidad del sistema poroso otorgan a la roca un excelente comportamiento hídrico. La ausencia de una fase cementante junto con la baja litificación de la roca hace que ésta sea muy débil mecánicamente y por tanto, muy vulnerable a cualquier tipo de mecanismo de alteración que implique fuerzas físicas o mecánicas disruptivas como es el caso de las sales solubles y el hielo-deshielo.
Si la roca del monumento tiene un estado aceptable de conservación, es que porque ha estado en equilibrio con el medio ambiente en el cual esta ubicada. Por lo tanto, los factores que han ayudado a que la roca del monumento persista intacta durante tantos siglos son:
- La indiferencia de la roca a la presencia de agua.
- La ausencia de sales.
- La ausencia de gelificación del agua.
Si las condiciones ambientales cambian y la roca entra en contacto con sus agentes de alteración más agresivos (sales), entonces habrá que protegerla contra los efectos disruptivos que amenazan su integridad textural, intentando mejorar su cohesión interna. Para ello se ha optado a ensayar diferentes tratamientos de conservación para testar su idoneidad en el caso preciso de esta roca.
Los consolidantes, no sólo no han perjudicado el comportamiento hídrico de la roca, sino que le han otorgado una mejora de alrededor del 200 % en sus características mecánicas, lo que indica un aumento de la cohesión entre los componentes de la roca. También se ha querido testar la idoneidad de estos consolidantes frente a la acción disruptiva de las sales. Los resultados obtenidos mostraron una mejora importante en la resistencia de la roca tratada con consolidante en relación a la roca sin tratar. Pero esta mejora es insuficiente para que se pueda considerar la consolidación como una solución eficaz y suficiente, para hacer frente a los daños que se pueden producir por la cristalización de sales.
En el caso de los tratamientos de hidrofugación, los resultados han sido satisfactorios, puesto que, los productos utilizados impiden la entrada del agua casi en un 100% y sin producir ningún cambio en la red porosa ni en la permeabilidad al vapor de agua. Aunque la eficacia de estos tratamientos ha sido probada, su aplicación no tiene sentido en este caso, ya que, el agua en su estado líquido no perjudica la roca debido a su composición mineralógica prácticamente inalterable.

The state of conservation of the rock used in the construction of the Roman aqueduct of Zaghouan-Carthage is the core of this work. This rocks are Miocene sandstones of the upper unit of the Fortuna formation).
A petrologic study, with all the diagnostic techniques required, was the main methodology of this work.
Reconstruction of the stratigraphic series was performed in the zone where part of the Roman quarries, used in the construction of the monuments, is found. This study revealed that the different fronts of opened quarry in the series exploit the same stratigraphic level (level 3 of the lower section). It was also evidenced that this level is the only one of the whole section that can be exploited as construction material, since it is the only one that presents the appropiate degree of litification and thickness of strata. This allows the extraction of ashlars with easiness and wanted dimensions.
The detailed petrographic study of this rock showed that it is a quartz-arenite that has not been cemented, and is lithified by compaction It is composed essentially of quartz (69-84%), porosity (14 - 28%), matrix (0-10%) and K-feldspar and tourmaline are the accessory components (0-1%). Texturally, sandstones are fine- to medium-coarse size with a selection that varies from extremely good to very good, in the case of the fine ones, and that it is moderated in the case of the coarse ones.
The almost total absence of cement phase generates unique porous net that is defined by the disposition of the quartz grains and the compaction degree of the rock. This confers to the rock a macroporosic character and a highly connected porosity.
The quartzitic character of the rock makes it very resistant to chemical mechanisms since water is the main agent that intervenes in most of the physico-chemical alteration processes of the rock material and quartz is basically an unreactive mineral.
These petrogrphic characteristics are perfectly reflected in the physical behavior (hydric and mechanic) as well as in the alterability of the rock. The character macroporous and the high connectability of the porous system give the rock an excellent hydric behavior
The absence of a cement phase together with the low lithification of the rock, makes it to be very weak mechanically. Therefore, it is very vulnerable to any type of alteration mechanism that implies physical or mechanical disruptive forces, like the case of soluble salts and ice-thaw.
If the monument rock has an acceptable state of conservation, this is because it has been in equilibrium with the environment where it is located. Therefore, the factors that have helped the monument rock to persists intact during so many centuries are:
- The indifference of the rock to the presence of water.
- The absence of salts.
- The absence of gelification of water.
If the environmental conditions change and the rock enters in contact with more aggressive alteration agents (salts), then it will be necessary to protect it against the disruptive effects that threaten its textural integrity, improving its internal cohesion. Therefore, different conservation treatments has been tested in this rock.
The consolidants not only did not harmed the hydric behavior the rock, but also improved its mechanical characteristics by 200%, indicating an increase in the cohesion among the components of the rock. This is due to the operatins way of the consolidant among the grains, joining the nearest ones and increasing the number of contacts among grains and in consequently, the cohesion of the rock.
The suitability of these consolidants versus the disruptive action of the salts has also been tested. Although the obtained results showed an important improvement in the resistance of the rock treated, this improvement is insufficient to consider the consolidation as an effective and efficient solution in avoiding the damages that can take place by the crystallization of salts inside the porous system of the rock.
In the case of the hydrophobing treatments, the results have been satisfactory, since the used products impeded the entrance of water by almost 100% without producing any changes in the porous system or in the permeability to the water vapor. Although the efficiency of these treatments has been proven, their application is not valuable in this case, since, water in its liquid state does not harm the rock because its mineralogical composition is practically unalterable.