Università di Genova - Facoltà di Architettura
Corso di Laurea in Restauro Architettonico
Anno accademico 2004- 2005
Diagnostica per il restauro
• Indagini utili per la individuazione dei fenomeni di
degrado legati alla presenza di umidità
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indagini possibili per determinare cause e meccanismi di
degrado
Determinazione dei
fenomeni di degrado in cui
entra in gioco
L’UMIDITÀ
Nei materiali:
Misure dell’assorbimento d’acqua
Misurazione della porosità (porosimetria a
mercurio, misurazione quantità d’acqua assorbita,
determinazione della massa volumica apparente e reale,..)
Termografia (per la determinazione globale di zone più
o meno calde in un manufatto, che possono essere causate
dalla presenza di umidità
Misurazione del contenuto d’umidità di una
muratura
Permeabilità al vapore acqueo, per misurare la
Nell’ambiente:
Misure termo- igrometriche
(della temperatura e dell’umidità
ambientale (assoluta, relativa, specifica,
punto di rugiada,...)
Misure sull’inquinamento
atmosferico
propensione di un materiale ad essere attraversato dal vapore
Diffrattometria X (per determinare tipo di sali),
Conduttometria (per determinare il contenuto globale
di sali solubili)
Colorimetria (per la determinazione quantitativa dei sali
solubili)
Misura del grado di solfatazione superficiale,
...
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Alcune tecniche analitiche sono utilizzate essenzialmente
per la caratterizzazione chimico-fisica e meccanica dei
materiali.
Esse danno informazioni utili per comprendere la
propensione al degrado e la ‘sensibilità’ di un materiale
rispetto a determinate condizioni ambientali, oltre che i
meccanismi di degrado che lo investono.
Inoltre esse risultano utili per determinare la variazione
subita dalle proprietà chimico- fisiche di un materiale
soggetto al degrado rispetto al materiale sano.
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Misurazione dell’assorbimento d’acqua per capillarità
E’ una prova di laboratorio, di carattere puntuale, non distruttiva
per il campione esaminato.
Essa consente di valutare la quantità d’acqua assorbita da un
materiale (in genere lapideo) per unità di superficie.
Esecuzione
La prova prevede che il campione sia posto su un disco di vetro
poroso e bagnato, in un recipiente chiuso, e che sia pesato in tempi
successivi.
Una formula apposita esprime la relazione tra quantità
d’acqua assorbita, massa del materiale, superficie di
contatto tra materiale e setto poroso.
Sulla base di successive misurazioni, è possibile costruire una curva
il cui tratto iniziale rettilineo è definito
COEFFICIENTE DI ASSORBIMENTO dell’acqua per capillarità.
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Misurazione dell’assorbimento d’acqua per capillarità
Questa prova è utile per valutare le capacità di resistenza ai
processi di degrado, legati a:
• azione della risalita capillare
• fenomeni di condensazione del vapore acqueo dell’atmosfera
sulle superfici fredde dei muri
• dilavamento superficiale delle acque meteoriche e loro
percolazione all’interno
• processi ciclici di gelo e disgelo
• ...
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Misurazione dell’assorbimento per immersione totale del campione
Questa misura può essere attuata mediante prove di laboratorio di tipo
puntuale, non distruttivo per il campione in esame.
La prova prevede la misurazione nel tempo dell’assorbimento d’acqua
fino a saturazione (non vengono più registrate variazioni) di un campione
immerso totalmente in acqua deionizzata a pressione ambientale.
Esse consentono di:
1) costruire la curva d’assorbimento dell’acqua
fornisce indicazioni sulla velocità di assorbimento d’acqua del materiale in esame, sulle
modificazioni delle sue qualità fisico-chimiche e meccaniche e, quindi sul suo possibile
comportamento al degrado.
2) definire il valore della sua capacità di imbibizione
La propensione al degrado è risultata più accentuata nei materiali con alta capacità di
imbibizione, la conoscenza di tale parametro consente di prevedere l’insorgere di
fenomeni di degrado connessi alla presenza di umidità.
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Determinazione della massa volumica apparente e reale
Per la determinazione di questo parametro si ricorre a prove di
laboratorio, sempre distruttive per il campione, che forniscono
risultati di tipo qualitativo e quantitativo.
La massa volumica apparente è il rapporto tra la massa del campione e il
suo volume reale (cioè il volume della materia solida+pori aperti+pori
chiusi)
Il questo caso, si pesa il campione per ottenere il valore della sua massa, quindi,
noto il volume, è possibile conoscere la massa volumica apparente.
La massa volumica reale è data dal rapporto tra la massa del materiale e il
volume della sola materia solida (ottenuta ad es. mediante macinazione del
campione)
Per ottenere questo valore, si macina il campione e si effettuano ulteriori pesate
con il picnometro o con pese idrostatiche.
La determinazione di questi parametri è utile in quanto entrambi
esercitano un’influenza rilevante sulla propensione alla perdita di
coesione dei materiali.
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Misurazione della porosità
Si basa su tecniche di laboratorio, che forniscono risultati di tipo
puntuale e che possono essere parzialmente distruttive per il campione.
La porosità è valutata in percentuale ed esprime il rapporto tra il
volume reale del campione e il volume occupato dai pori.
In base alle caratteristiche dei pori, la porosità può essere chiusa,
aperta, interconnessa.
I parametri significativi da considerare sono:
• il coefficiente di porosità, cioè la percentuale del volume totale del
materiale occupato da pori
• la distribuzione dei pori, cioè la quota parte dei pori aperti aventi un
determinato diametro rispetto al volume totale dei pori
• la superficie specifica, ossia l’area complessiva delle parti esposte
all’aria, anche all’interno dei pori, nell’unità di massa del materiale.
La porosimetria consente di misurare la porosità di un materiale intesa come
rapporto tra volume dei pori aperti e volume apparente del campione.
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Misurazione della porosità
Per la valutazione di questi parametri si può far ricorso a metodi diretti o
indiretti (valutazione di densità, permeabilità, assorbimento).
I metodi diretti prevedono la misura di:
• volume totale del campione,
• volume dei pori,
• volume della matrice solida.
Gli strumenti impiegati in questi metodi possono essere:
• porosimetri non specifici (picnometri) che sono parzialmente distruttivi
• porosimetri specifici (p. a mercurio, ad espansione di gas)
Oggi lo strumento più diffuso per la terminazione della porosità è il
porosimetro a mercurio.
I risultati delle misure sono espressi mediante due parametri:
• porosità aperta integrale, definita da un’equazione in cui compaiono volume di
mercurio penetrato nei pori, massa del campione, massa di volume apparente
• distribuzione dei pori in funzione del loro diametro, ordinata su istogrammi
o tabelle con indicate le percentuali rispetto agli intervalli di diametro individuati
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Misurazione del contenuto d’acqua
La misurazione del contenuto d’acqua può essere svolta sia
mediante indagini in situ sia analisi di laboratorio.
Esistono strumenti, basati su principi diversi, che consentono
di avere informazioni circa:
• l’umidità relativa dell’aria a diretto contatto del materiale,
• l’umidità presente sulla superficie o
• l’umidità all’interno di materiali porosi.
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Misurazione del contenuto d’acqua
Uno dei metodi più comuni di indagine in situ si basa sulla misura
della conducibilità elettrica di una porzione di materiale compresa
tra due elettrodi posti in contatto a distanza fissa tra loro.
E’ un indagine non distruttiva a carattere puntuale.
La presenza di umidità aumenta la conducibilità elettrica di un
materiale: tramite apposita taratura dello strumento di misura è
possibile avere indicazioni sul contenuto d’acqua di un materiale in
quella zona.
La presenza di sali solubili aumenta la conducibilità elettrica e può
essere causa d’errore nella valutazione del contenuto d’acqua con
questo metodo.
Attualmente, il metodo più attendibile per la valutazione del
contenuto d’acqua all’interno di un materiale è ancora quello basato
sulla determinazione ponderale.
Esso richiede il prelievo di un campione che viene pesato allo stato
umido e dopo essiccazione a 105° C fino a peso costante.
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Misurazione della permeabilità al vapore
La permeabilità è la capacità di un mezzo poroso a far fluire
attraverso i suoi pori un fluido quando questo è sottoposto ad una
differenza di pressione, essa è determinata dalla porosità e dalla
struttura e conformazione dei pori.
La propensione di un materiale a farsi attraversare dal vapore
incide sui fenomeni di degrado che lo possono aggredire, e
soprattutto assume un ruolo importante quando si determinano
variazioni di permeabilità nello stesso materiale.
Le misure di permeabilità consistono nel misurare il volume
di fluido di viscosità nota che fluisce attraverso un mezzo
poroso nell’unità di tempo, avendo applicato un gradiente di
pressione.
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Misurazione della permeabilità al vapore
Nella determinazione della permeabilità entrano in gioco:
• la velocità del gas (legata alla viscosità),
• il gradiente di pressione,
• la superficie interessata dall’attraversamento,
• la ampiezza della sezione che il fluido deve attraversare.
La permeabilità ai gas può variare con il variare della pressione
la dimensione dei pori assume un ruolo importante nella penetrazione del
vapore all’interno dei materiali porosi.
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Misurazione del grado di solfatazione superficiale
E’ un metodo di analisi di laboratorio, non distruttivo che può talora
essere applicabile anche in situ, utilizzato per determinare il grado di
solfatazione di materiali lapidei carbonatici.
La misura si basa sulla parziale solubilizzazione del solfato di calcio in
presenza di acqua e della sua successiva scissione da parte di una resina
a scambio anionico che fissa lo ione solfato.
Il procedimento prevede:
• l’applicazione sulla superficie in esame di un strato di sostanza
scambiatrice di anioni
• la rimozione dopo un tempo di azione prefissato del preparato
applicato;
• la misura del contenuto in zolfo sul formulato rimosso.
Si procede per applicazioni reiterate sino a pressoché totale esaurimento
del solfato presente.
Il risultato della misura è espresso in grammi di SO per mq.
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Misurazione del grado di solfatazione superficiale
Il metodo consente di svolgere rilevazioni senza limiti di numero e senza
pregiudicare l’integrità delle superfici esaminate.
L’indagine può essere effettuata per acquisire informazioni sullo stato di
conservazione di superfici lapidee di natura carbonatica o simili.
La conoscenza del grado di solfatazione può consentire una corretta
definizione delle azioni di intervento su superfici solfatate.
Esempi di uso:
Loggia dei Lanzi (FI) - indagini sulla pietra forte
Chiesa del Carmine (FI) - rilievi sulla pietra serena del colonnato
del cortile
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