Il degrado delle rocce

IL DEGRADO DELLE ROCCE
Molti tipi di rocce utilizzate nei manufatti. Si distinguono:
• per natura geologica (sedimentarie, magmatiche, metamorfiche);
• per composizione (carbonatiche, silicatiche);
• per struttura (isotrope, anisotrope, porfiriche, grana, porosità);
• per grado di coesione dei minerali costituenti;
• per caratteristiche fisico-meccaniche (durezza, resistenza alla
compressione,
dilatazione termica, capacità termica, rigidità).
Generale disequilibrio con l’ambiente superficiale
+
Grande varietà di condizioni ambientali
+
Diverse situazioni di sforzo applicato sui materiali
Variabilità elevata di tipologia, velocità ed entità del degrado
Proprietà fisiche delle rocce:
• porosità (primaria, secondaria)
resistenza allo sforzo;
• assorbimento d’acqua;
• peso specifico;
• durezza;
• resistenza a compressione, trazione, flessione
anisotropia;
• proprietà termiche (conducibilità, capacità, espandibilità termica);
• colore, ornamentazione.
Tensioni interne rilasciate in seguito a sollecitazioni
Scagliatura superficiale
Sollecitazioni di varia natura:
• assorbimento di umidità/essiccamento;
• gelo/disgelo;
• azione di sale;
• sollecitazioni meccaniche (terremoti, traffico urbano, esplosioni);
Scagliatura di un granito dovuto all’azione dell’umidità. L’azione del sale ha portato
ad un progressivo rilascio delle tensioni interne.
Fontana in un blocco di granito: l’azione di imbibizione dell’acqua ha portato ad un
progressivo rilascio di tensioni interne che ha provocato una esfoliazione superficiale.
Deformazione plastica di una roccia dolomitica dovuta al carico sopportato
dall’architrave.
Sezione di un’antica colonna (Acropoli di
Atene) ruotata e dislocata a causa degli
innumerevoli terremoti subiti nel corso
dei 2400 anni di esposizione al degrado.
Alterazione del colore: l’originario colore blu-grigio si è modificato in un colore
giallo-ocra, a causa dei processi di ossidazione superficiale in questo calcare
dolomitico.
Castello di Herten (Westphalia, Germania). Degrado di una arenaria calcarea in un
ambiente fortemente industrializzato.
Accelerazione dei processi di degrado dall’industrializzazione ad oggi: processi
chimici di degrado legati alla variazione della composizione dell’atmosfera e delle
piogge.
Atmosfera:
• azoto (78%), ossigeno (21%) e anidride carbonica;
• contiene molti altri gas disciolti: SO2, SO3, NOX, O3, Cl2
• prodotti sia da processi naturali che dall’uomo:
vulcani, incendi di foreste, polveri da deserti, vegetazione, batteri;
combustione di combustibili fossili (autotrasporto, riscaldamento, industria,
aerei);
• particellato atmosferico, polveri dalle attività umane.
Radiazione solare: catalizza molte reazioni di degrado
Distribuzione mondiale delle piogge acide. Linee a uguale valore del pH delle
piogge.
Porosità e risalita capillare di acqua e sali dal terreno e circolazione di acqua piovana.
Esempio di degrado di una arenaria per (a) polverizzazione superficiale per perdita di
coesione tra granuli e (b) per la formazione di una crosta indurita.
Scagliatura per indurimento superficiale. CaCO3 proveniente dalla calce adiacente.
Modello di distribuzione dei sali solubili a diverse altezze dal terreno.
Effetto della risalita capillare di sale anticongelante (NaCl o CaCl2)
Altro esempio di calcare fortemente danneggiato dall’azione del sale (i numeri
rappresentano in mm la profondità del foro).
1500 B.C. - 500 B.C.
Sequenza degli eventi storici di un
obelisco egiziano in granito (obelisco di
Cleopatra), che attualmente si trova a
New York.
a) Heliopolis (vicino al Cairo)
b) Heliopolis distrutta dai Persiani.
Nel 1800 a New York
Augusto eretta ad Alessandria
Degrado per dissoluzione: formazione di croste di gesso in calcare
Degrado può anche essere dovuto a
batteri, alghe, funghi, licheni.
In questo caso un fungo Hematococcus
pluvialis popola le fratture di un marmo.
Effetto delle piante superiori può essere meccanico oppure legato all’azione chimica
degli apparati radicali.
Anche gli animali possono contribuire al
degrado.
Effetto di litodomi su colonne durante
periodi di immersione sotto il livello
marino, a causa del bradisismo (Napoli)
Comportamento dei minerali di Fe durante il degrado.
Vene di pirite in calcare trasformate in limonite per ossidazione.
Fratturazione di una lastra per formazione di ruggine attorno a perni di supporto.
a
b
Azione del calore: incendi; (a) estesa esfoliazione in una arenaria quarzosa
(Cattedrale di Mainz, 1953); (b) Esfoliazione superficiale in calcare (Cattedrale di S.
Stefano, Vienna, 1945)
Azione del ghiaccio
(gelo/disgelo)
Blocco di calcare in una cava; la
fratturazione è dovuta all’azione del
gelo/disgelo, ed è più intensa nei punti di
maggior concentrazione dell’umidità.
APPROFONDIMENTI
Gottardi V. (1977) - I Ceramici, Patron Editore - Bologna.
Scarinci G., Toninato T. & Locardi B. (1977) - Vetri, Ambrosiana Ed. - Milano.
Winkler E.M. (1994) - Stone in Architecture, Springer-Verlag.
Velde B. & Druc I.C. (1998) - Archaeological Ceramic Materials, Springer-Verlag.
Wagner G.A. (1998) - Age Determination of Young Rocks and Artifacts, SpringerVerlag.