2 - Materiali Lapidei

MATERIALI LAPIDEI
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Aspetti generali
Classificazione
Caratterizzazione
Degrado
Restauro
STRUTTURA
Forma dei singoli minerali componenti una roccia, dimensioni, aggregazione
TESSITURA
Disposizione spaziale dei componenti, orientazione, reciproci rapporti
esistenti tra i costituenti la roccia
Calcare
Marmo
raffreddamento
MAGMA
Sistema chimico-fisico naturale, nel quale prevale una fase liquida di composizione
comunemente silicatica.
E’ generalmente un sistema eterogeneo (fase liquida, una o più fasi solide, fase
gassosa)
Viscosità
Densità
Temperatura (intervallo di cristallizzazione)
MAGMA
Principali componenti
silice (40-75%, valori espressi come percentuali in peso)
allumina (10-20%)
ossidi di ferro (2-12%)
calcio (1-12%)
magnesio (tracce-12%)
sodio (1-8%)
potassio (tracce-7%).
Nella fase gassosa è presente principalmente vapore acqueo; anidride carbonica,
acido cloridrico, anidride solforosa, ecc. sono presenti in quantità minori.
Un magma viene definito acido (persilicico, percentuale di silice superiore al 65%) o
basico (iposilicico, percentuale di silice inferiore al 52%). Un magma con una
percentuale di silice compresa fra 52% e 60% è detto neutro, intermedio o
mesosilicico.
La temperatura è compresa fra 1350°C e 750°C
TIPI DI METAMORFISMO
Metamorfismo regionale: interessa una grande estensione di rocce (decine, fino a centinaia
di chilometri) in aree sottoposte a movimenti orogenetici che provocano un aumento
generalizzato di temperatura e di pressione. Dà origine a nuove e particolari tessiture.
Il metamorfismo di carico è un tipo particolare di metamorfismo regionale; esso è dovuto
all'aumento di pressione provocato dal peso delle rocce soprastanti (spessore fino ad alcuni
chilometri) in zone sottoposte a movimenti orogenetici. Dà origine a nuovi minerali e a nuove
strutture.
Metamorfismo di contatto: interessa settori di limitata estensione (decine e centinaia di
metri); è causato dall'aumento di temperatura connesso ad intrusioni magmatiche. Viene
interessata un'aureola di rocce (aureola di contatto) intorno all'intrusione. Dà origine a nuovi
minerali ed a strutture caratteristiche; i suoi effetti diminuiscono man mano che ci si allontana
dall'intrusione.
Metamorfismo dinamico: è causato dall'aumento di pressione in prossimità di zone di
frattura o di faglia (aree tettoniche). Interessa zone molto limitate; dà luogo a nuove strutture
e tessiture.
FATTORI DEL METAMORFISMO
Gradiente geotermico circa 1 °C ogni 30 m in aree continentali stabili
Pressione di carico prodotta dalle rocce e sedimenti che sovrastano una determinata zona
della crosta
Pressione orientata causata da spinte dirette secondo direzioni definite
LIMITI DEL METAMORFISMO
Il metamorfismo ha luogo in u n intervallo di temperatura compreso fra circa 300 °C (al di
sotto di essa non avvengono reazioni e si rientra nei processi sedimentari di alterazione e
diagenesi) e 800 °C (temperatura al di sopra della quale non può sussistere una roccia allo
stato solido; quando questa temperatura viene superata si produce la fusione differenziale
o anatessi con formazione di nuovi magmi).
CARATTERIZZAZIONE
Massa volumica (UNI EN 1936)
apparent density (ρb)
ratio between the mass of the dry specimen and its apparent volume
apparent volume
volume limited by the external surface of the specimen, including any voids
volume of the solid part
difference between the apparent volume of the
specimen and the volume of the voids (open and closed pores)
real density (ρr)
ratio between the mass of the dry specimen and the volume of its solid part
Massa volumica [kg/m3]
< 1000
Materiale
Pomici
1000-1500
Tufi vulcanici, calcareniti
1500-2500
Calcari teneri, arenarie porose,
peperini, travertini
2500-3000
Calcari compatti, dolomie,
graniti, porfidi
> 3000
Basalti, graniti, anfiboli
CARATTERIZZAZIONE
Porosità (UNI EN 1936)
open porosity
ratio (as a percentage) between the volume of
the open pores and the apparent volume of the specimen
total porosity
ratio (as a percentage) between the volume of pores
(open and closed) and the apparent volume of the specimen
Assorbimento d’acqua (UNI EN 14617-1)
maximum amount of water absorbed by the material when soaked in deionized water at room
temperature and pressure, expressed as a percentage of the dry mass of the sample.
Determinazione della resistenza chimica (UNI EN 14617-10)
The resistance to a chemical attack is the characteristic which defines the behaviour of a floor/wall
covering material in contact with chemically aggressive agents, that is potentially able, to react with the
surface itself, corroding it, penetrating it permanently or anyway altering the visible aspect.
The deteriorating action of the chemical aggressive can generate two different effects:
− a real chemical action, according to which the alteration of the surface is due to the chemical reaction
between the aggressive agent and some constituents of the surface itself;
− a physical absorbing action, in accordance to which the aggressive agent is able to penetrate the
surface, so that the removal is extremely difficult or not possible.
CARATTERIZZAZIONE
Determinazione della resistenza al gelo e al disgelo (UNI EN 14617-5)
The principle of this test method is the determination of the ratio between the flexural strength of
specimens after 25 freeze/thaw cycles and that of unfrosted specimens. One freeze/thaw cycle includes
freezing part, when water saturated specimen is loaded into freezer (temperature –20 °C ± 5 °C) and
thaw part, when frosted specimen is immersed in tap water (temperature 20 °C ± 5 °C).
KM f 25 =
RM f
Rf
Resistenza a compressione (UNI EN 14617-15)
Resistenza all’urto (UNI EN 14617-9)
The impact resistance is determined by the dropping of a spherical steel ball from given increasing
heights until the specimen breaks.
CARATTERIZZAZIONE
Resistenza all’abrasione (UNI EN 14617-4)
The test method is based on scraping off the upper face of the agglomerated stone
specimen by an abrasive material under standard conditions.
The abrasive required for this test is corundum (white fused aluminium oxide, i.e,
alumina) with grit size of F80 according to standard ISO 8486-1. It shall not be used for
more than three times.
The result is the dimension of the length of the cord of each indentation to the nearest
0,5 mm
CONDUCIBILTÀ TERMICA
Materiale
λ [W/(m∙K)]
Acciai inossidabili
11 – 19
Leghe di alluminio
76 – 235
Mattone
0.46 – 0.73
Calcestruzzo
0.8 – 2.4
Granito
1.2 – 4.2
Marmo
1.3 – 2.9
Travertino
0.8 – 2.1
Sughero
0.035 – 0.048
Legno (long / trasv)
0.31 – 0.38 / 0.15 – 0.19
Schiume polimeriche
0.023 – 0.08
Nelle rocce magmatiche (es. granito) sono evidenti: una direzione (verso) lungo la quale la
roccia si divide più facilmente rispetto alle altre direzioni; un'altra (secondo) normale al
verso, lungo la quale la divisione è più difficile; una terza (contro) normale alle altre lungo
la quale la divisione è nettamente più difficile.
Nelle rocce sedimentarie il verso è identificato dalle superfici di stratificazione. Il secondo
e il contro sono individuati di conseguenza.
Nelle rocce metamorfiche il verso è identificabile con i piani di scistosità.
PIETRE DA COSTRUZIONE
Fattore geologico
Riferito alle caratteristiche degli affioramenti geologici
Fattore petrografico
Riferito alle caratteristiche costitutive (chimiche, fisiche…)
colore, durezza, lavorabilità...
Fattore economico
Riferito alle possibilità di sfruttamento degli affioramenti geologici
Fattore estetico
Riferito agli effetti che si possono ottenere dall’uso di un determinato materiale
Raccomandazioni NorMaL – 1/88. Alterazioni macroscopiche dei materiali lapidei: lessico
(CNR-ICR 1990, Roma)
ALTERAZIONE CROMATICA: Alterazione che si manifesta attraverso la variazione di uno o più parametri che definiscono il colore:
tinta (hue), chiarezza (value), saturazione (chroma). Può manifestarsi con morfologie diverse a seconda delle condizioni e può
riferirsi a zone ampie o localizzate.
ALVEOLIZZAZIONE: Degradazione che si manifesta con la formazione di cavità di forma e dimensione variabili. Gli alveoli sono
spesso interconnessi ed hanno distribuzione non uniforme. Nel caso particolare in cui il fenomeno si sviluppa essenzialmente in
profondità con andamento a diverticoli si può usare il termine alveolizzazione a cariatura.
CONCREZIONE: Deposito compatto generalmente formato da elementi di estensione limitata, sviluppato preferenzialmente in una
sola direzione non coincidente con la superficie lapidea. Talora può assumere forma stalattitica o stalagmitica.
CROSTA: Strato superficiale di alterazione del materiale lapideo o dei prodotti utilizzati per eventuali trattamenti. Di spessore
variabile, è dura, fragile, distinguibile dalle parti sottostanti per le caratteristiche morfologiche e, spesso, per il colore. Può distaccarsi
anche spontaneamente dal substrato che, in genere, si presenta degradato e/o polverulento.
DEFORMAZIONE: Variazione della sagoma che interessa l'intero spessore del materiale e che si manifesta soprattutto in elementi
lastriformi.
DEGRADAZIONE DIFFERENZIALE: Degradazione da porre in rapporto ad eterogeneità di composizione o di struttura del materiale,
tale quindi da evidenziarne spesso gli originali motivi tessiturali o strutturali.
DEPOSITO SUPERFICIALE: Accumulo di materiali estranei di varia natura, quali, ad esempio, polvere, terriccio, guano ecc. Ha
spessore variabile e, generalmente, scarsa coerenza ed aderenza al materiale sottostante.
DISGREGAZIONE: Decoesione caratterizzata da distacco di granuli o cristalli sotto minime sollecitazioni meccaniche.
DISTACCO: Soluzione di continuità tra strati superficiali del materiale, sia tra loro che rispetto al substrato: prelude in genere alla
caduta degli strati stessi. Il termine si usa in particolare per gli intonaci e i mosaici. Nel caso di materiali lapidei naturali le parti
distaccate assumono spesso forme specifiche in funzione delle caratteristiche strutturali e tessiturali, e si preferiscono allora voci
quali crosta (v.), scagliatura (v.), esfoliazione (v.).
EFFLORESCENZA: Formazione di sostanze, in genere di colore biancastro e di aspetto cristallino, polverulento o filamentoso, sulla
superficie del manufatto. Nel caso di efflorescenze saline, la cristallizzazione può talvolta avvenire all'interno del materiale
provocando, spesso, il distacco delle parti più superficiali: il fenomeno, in questi casi, prende il nome di criptoefflorescenza o di
subefflorescenza.
EROSIONE: Asportazione di materiale dalla superficie dovuta a processi di natura diversa. Quando sono note le cause di degrado,
possono essere utilizzati anche termini come: erosione per abrasione, erosione per corrasione (cause meccaniche), erosione per
corrosione (cause chimiche e biologiche), erosione per usura (cause antropiche).
Raccomandazioni NorMaL – 1/88. Alterazioni macroscopiche dei materiali lapidei: lessico
(CNR-ICR 1990, Roma)
ESFOLIAZIONE: Degradazione che si manifesta con distacco, spesso seguito da caduta, di uno o più strati superficiali subparalleli
fra loro (sfoglie).
FRATTURAZIONE O FESSURAZIONE: Degradazione che si manifesta con la formazione di soluzioni di continuità nel materiale e
che può implicare lo spostamento reciproco delle parti.
INCROSTAZIONE: Deposito stratiforme, compatto e generalmente aderente al substrato, composto da sostanze inorganiche o da
strutture di natura biologica.
LACUNA: Caduta e perdita di parti di un dipinto murale, con messa in luce degli strati di intonaco più interni o dei supporto (v. anche
mancanza).
MACCHIA: Alterazione che si manifesta con pigmentazione accidentale e localizzata della superficie; è correlata alla presenza di
materiale estraneo al substrato (per esempio: ruggine, sali di rame, sostanze organiche, vernici),
MANCANZA: Caduta o perdita di parti. Il termine, generico, si usa quando tale forma di degradazione non è descrivibile con altre
voci del lessico. Nel caso particolare degli intonaci dipinti si adopera di preferenza lacuna (v.).
PATINA: Alterazione strettamente limitata a quelle modificazioni naturali della superficie dei materiali non collegabili a manifesti
fenomeni di degradazione e percepibili come una variazione dei colore originario dei materiale. Nel caso di alterazioni indotte
artificialmente si usa di preferenza il termine patina artificiale.
PATINA BIOLOGICA: Strato sottile, morbido ed omogeneo, aderente alla superficie e di evidente natura biologica, di colore
variabile, per lo più verde. La patina biologica è costituita prevalentemente da microrganismi cui possono aderire polvere, terriccio,
ecc.
PELLICOLA: Strato superficiale di sostanze coerenti fra loro ed estranee al materiale lapideo. Ha spessore molto ridotto e può
distaccarsi dal substrato, che in genere si presenta integro.
PITTING: Degradazione puntiforme che si manifesta attraverso la formazione di fori ciechi, numerosi e ravvicinati. I fori hanno
forma tendenzialmente cilindrica con diametro massimo di pochi millimetri.
POLVERIZZAZIONE: Decoesione che si manifesta con la caduta spontanea del materiale sotto forma di polvere o granuli.
PRESENZA DI VEGETAZIONE: Locuzione impiegata quando sono presenti licheni, muschi e piante.
RIGONFIAMENTO: Sollevamento superficiale e localizzata dei materiale, che assume forma e consistenza variabili.
SCAGLIATURA: Degradazione che si manifesta col distacco totale o parziale di parti (scaglie) spesso in corrispondenza di soluzioni
di continuità del materiale originario. Le scaglie, costituite generalmente da materiale in apparenza inalterato, hanno forma irregolare
e spessore consistente e disomogeneo. Al di sotto possono essere presenti efflorescenze (v.) o patine biologiche (v.).
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
CaCO3 + H2SO4 + H2O → CaSO4·2H2O + CO2
CARATTERISTICHE DEL CONSOLIDANTE
• Compatibilità: assenza di reazioni con il substrato
•Penetrazione: deve penetrare il più possibile e
distribuirsi uniformemente sulla superficie trattata
•Durabilità: deve essere stabile nel tempo e resistere agli
attacchi atmosferici e agli agenti inquinanti
•Reversibilità: un consolidante è considerato reversibile
se è solubile in un solvente che, pur portandolo in
soluzione, non intacchi il materiale lapideo