Laboratorio MITAI Materiali innovativi e Tecnologie per Applicazioni Industriali

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1 certimac Laboratorio MITAI Materiali innovativi e Tecnologie per Applicazioni Industriali Sviluppo e messa a punto di materiali e tecnologie innovative ed ecocompatibili per il restauro «Malte idrauliche a calce e metacaolino e compositi geopolimerici a metacaolino» Michele Macchiarola, CNR-ISTEC, Faenza TECNOPOLO TALKS, Ravenna 26 Settembre 2013 Responsabile scientifico: dr. Michele Macchiarola Comitato scientifico: dr.ssa S. Gualtieri, dr. M. Macchiarola, ing. L. Laghi

2 Calce aerea (grassello o in polvere) Prodotto ottenuto dalla cottura di calcari puri (calce viva) seguito dal successivo spegnimento con acqua (calce spenta ). Fa presa solo se esposta all aria (carbonatazione ad opera della CO 2 presente in atmosfera). Calce idraulica naturale (NHL) La calce idraulica naturale è prodotta dalla cottura di calcari più o meno argillosi che spenta ha un doppio meccanismo di presa: aereo e idraulico (in acqua). Geopolimero Materiale solido inorganico ottenuto attraverso reazione chimica, tra una materia prima allumino-silicatica reattiva (metacaolino, pozzolane, loppe d altoforno, ecc.) e una soluzione alcalina attivante. La reazione di geopolimerizzazione avviene a temperatura ambiente o comunque inferiore ai 300 C in funzione del prodotto finale desiderato. 2

3 Come nasce il progetto 25 anni di esperienza del Gruppo Beni Culturali del CNR-ISTEC nel settore diagnostica a supporto di interventi di restauro archeologico-architettonico e circa dieci anni di esperienza nello sviluppo di prodotti per il restauro (malte, compositi geopolimerici, ecc.). Malte e leganti sono i prodotti più utilizzati nel restauro archeologico e architettonico Il progressivo abbandono in interventi di restauro di malte cementizie (incompatibili con i materiali originali e a scarsa durabilità) che si è avuto in Italia in questi ultimi anni non è stato purtroppo accompagnato da un adeguato sviluppo di malte da restauro idonee nei diversi contesti conservativi. Assoluta mancanza di una specifica normativa sulle malte da restauro sia a livello nazionale che europeo. Proliferazione di prodotti (leganti e premiscelati) talvolta peggiori delle classiche malte cementizie. La composizione dei leganti e le proprietà fisico-meccaniche delle malte da restauro sono spesso ignote ai restauratori e alle direzioni lavori. 3

4 Interesse industriale 21 aziende (produttrici di calce, ditte settore chimico, ditte progettazione e realizzazione restauro, società di scavo archeologico, ditte settore bio-edilizia) hanno manifestato interesse al progetto e volontà a collaborare (fornitura materie prime, applicazione prodotti di restauro, scambio di informazioni di tipo tecnico, ecc.) per la sua realizzazione 4

5 Data inizio attività: 28 Giugno 2013 Sede: CNR-ISTEC, CERTIMAC (FAENZA) Personale coinvolto: 3 ricercatori strutturati + 2 ricercatori dedicati Obiettivi Sviluppo di malte idrauliche a base di grassello o calce idraulica naturale (NHL) e metacaolino con diverse funzioni nel campo della conservazione archeologico-architettonica e nella bio-edilizia (malte da iniezione profonda, strutturali, riempimento lacune, intonaci, ecc.). Realizzazione di premiscelati Sviluppo di compositi geopolimerici a metacaolino con diverse funzioni nel restauro di manufatti artistici, archeologici ed architettonici (pannelli per restauro di lacerti musivi, riempimento lacune, consolidamento di strutture in terra cruda, ecc.); applicazioni di compositi geopolimerici in campo artistico (es. tessere mosaici contemporanei). 5

6 Attivita di ricerca svolte Reperimento materie prime (grassello, NHL e caolino, aggregati). Caratterizzazione materie prime. Valutazione della reattività del metacaolino cotto a diverse temperature. Prime formulazioni di compositi geopolimerici. 6

7 Preparazione miscela geopolimerica + = polvere di metacaolino soluzione alcalina sospensione geopolimerica 7

8 8 Preparazione malte: grassello + metacaolino

9 TGA - PESO % DTA (μv) TGA - PESO % DTA (μv) 105 GRASSELLO 7GG Grassello+BS6 1:1 7GG Eso Endo Eso Endo Temperatura ( C) Temperatura ( C) Valutazione reattività metacaolino mediante analisi DTA-TGA 9

10 Fase 1: Attività da svolgere Sviluppo e messa a punto di malte idrauliche a base di NHL e metacaolino per iniezioni profonde. Sviluppo e realizzazione di compositi geopolimerici alleggeriti da usarsi come supporto per la ricollocazione di lacerti musivi precedentemente distaccati. 10

11 11 Ricollocazione mosaici situazione attuale

12 Contatti Dr. Michele Macchiarola (malte), CNR-ISTEC Tel Dr.ssa Sabrina Gualtieri (geopolimeri), CNR-ISTEC Tel