Antes de proyectar e intervenir un edificio o monumento singular, es necesario conocer la naturaleza de los soportes sobre los cuales se va a actuar. Para el total conocimiento de los materiales, es necesaria una exhaustiva y completa toma de muestras que permita abarcar la totalidad de los materiales presentes, formas de alteración y posibles productos de neoformación asociados a ellas.

La caracterización de materiales permite conocer la naturaleza de éstos desde un punto de vista petrográfico, químico y físico-mecánico. Técnicas como la microscopía óptica y electrónica con microanálisis incorporado, espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier y difracción de rayos-X, permiten conocer la mineralogía, textura y los porcentajes aproximados de los componentes de los materiales, así como la clasificación de las piedras.

Distintas técnicas analíticas se aplican dependiendo de las necesidades del estudio: análisis cualitativo y semicuantitativo por metodologías tradicionales, absorción atómica, plasma, cromatografía iónica, etc.

Mediante ensayos de durabilidad, resistencia a las heladas, humedad-sequedad y cristalización de sales, o ensayos de envejecimiento artificial, se obtiene información sobre el comportamiento de los materiales, así como de los distintos tratamientos aplicados, ante el paso del tiempo y la acción de condiciones ambientales agresivas. Los ensayos que se realizan son cíclicos y en ellos, las muestras se someten a variables “extremas” que permitan comprobar su estabilidad o no.

El diseño de dichos ensayos está recogido en la Normativa y recomendaciones correspondientes a los materiales pero las mejores condiciones de desarrollo serán aquellas que se asemejen al clima y microclima que afectan al monumento. Para ello se analizan los datos meteorológicos de un período establecido para establecer las variaciones de temperatura y humedad que se fijarán en el laboratorio (cámara climática o arcón congelador).

Siguiendo los métodos descritos por las distintas Normas y Recomendaciones existentes en el campo de los materiales de construcción y restauración, se obtienen los valores de las propiedades estructurales (porosidad, densidades aparente y real, distribución y tamaños de poros), propiedades hídricas o ligadas a la presencia de agua (coeficiente de saturación, absorción de agua por inmersión total, absorción de agua por capilaridad, velocidad de secado) y las características mecánicas (resistencia a compresión, resistencia a flexión, resistencia a tracción, adherencia, desgaste y dureza).