PARTE 1: Introduzione sulla normativa italiana ed europea

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1 Lezione 5: Le prove della normativa UNI-Beni Culturali su edifici storici INSTM e Laboratorio di Chimica per le Tecnologie Università di Brescia

2 OUTLINE PARTE 1: Introduzione sulla normativa italiana ed europea PARTE 2: Analisi delle prove più significative PARTE 3: Case study Il cimitero Vantiniano di Brescia

3 PARTE 1 INTRODUZIONE Università degli Studi di Brescia Lezione 5-27/05/2010

4 A partire dagli anni del secolo scorso si è manifestata un accelerazione nei processi di degrado dei materiali impiegati in opere di interesse storico/artistico/architettonico, dovuta principalmente ai mutamenti delle condizioni ambientali (industrie inquinamento) NASCE LA SCIENZA DELLA CONSERVAZIONE! Fine degli anni 60 con le grandi alluvioni di Firenze..

5 A partire dagli anni del secolo scorso si è manifestata un accelerazione nei processi di degrado dei materiali impiegati in opere di interesse storico/artistico/architettonico, dovuta principalmente ai mutamenti delle condizioni ambientali (industrie inquinamento) NASCE LA SCIENZA DELLA CONSERVAZIONE! e Venezia..

6 Tecniche e Tecnologie della Diagnostica I INTRODUZIONE CONSERVARE SIGNIFICA CONOSCERE Il progetto di intervento deve essere elaborato sulla base di dati scientifici e tecnici che nel complesso costituiscono la cosiddetta DIAGNOSTICA Dario P. Benedetti Lezione 6: Le prove della normativa UNI-Beni Culturali

7 Regolamento di attuazione della legge quadro in materia di LL.PP PP. 109/94 e successive modifiche (DPR. 554/99): si riconosce LA DIAGNOSTICA COME OBIETTIVO PRIMARIO DEL PROGETTO PRELIMINARE DELL INTERVENTO. Art. 214 (Progetto preliminare) 1. Il progetto preliminare consiste in una relazione programmatica illustrativa del quadro delle conoscenze, sviluppato per settori di indagine, nonché dei metodi di intervento [ ] 2. [ ] 3. Il quadro delle conoscenze consiste in una lettura dello stato esistente e nella indicazione delle tipologie di indagine che si ritengono necessarie per la conoscenza del manufatto e del suo contesto storico e ambientale. 4. Le indagini riguardano: a) l'analisi storico - critica; b) i materiali costitutivi e le tecniche di esecuzione; c) il rilievo dei manufatti; d) la diagnostica sul campo e sul territorio; e) l'individuazione del comportamento strutturale e l'analisi del degrado e dei dissesti; f) l individuazione degli eventuali apporti di altre discipline afferenti. Art. 215 (Progetto definitivo) 1. Il progetto definitivo studia il bene con riferimento all intero complesso ed al contesto ambientale in cui è inserito; approfondisce gli apporti disciplinari necessari e definisce i collegamenti interdisciplinari; [ ] configura nel complesso un giudizio generale volto ad individuare le priorità, i tipi e i metodi di intervento con particolare riguardo ai possibili conflitti tra l esigenza di tutela e i fattori di degrado.

8 La DIAGNOSTICA è necessariamente MULTIDISCIPLINARE stretta collaborazione fra le diverse figure professionali coinvolte nell intervento: storici, architetti, ingegneri, restauratori, ricercatori tecnici-scientifici Fino alla metà degli anni 70 la diagnostica era realizzata da ogni laboratorio sulla base di procedure interne e delle esperienze personali dei propri ricercatori, mancando una normativa specifica in tema di Beni Culturali I risultati (come pure la terminologia) non erano CONFRONTABILI! Nel 70 il CNR istituì tre Centri di Ricerca a Milano, Firenze e Roma (oggi raggruppati nell ICVBC); questi, in collaborazione con ICR (sotto la direzione di Giovanni Urbani) e Università, nel 75 si fecero promotori di una iniziativa mirata alla definizione di metodi normati per l individuazione dei processi di degrado dei materiali lapidei (data la grande diffusione di questa casistica) e per la valutazione dell efficacia dei prodotti da utilizzare in un intervento conservativo. NASCE LA NorMaL

9 1 La NORMATIVA ITALIANA sui BENI CULTURALI NB: L Italia è il primo paese, non solo in Europa ma nel mondo, ad essersi dotata di una normativa specifica per la conservazione di quei beni che costituiscono il patrimonio inalienabile di ogni paese.

10 1975 Presentazione della proposta di istituzione al congresso internazionale The Conservation of Stone di Bologna NorMaL con il compito di normalizzazione dei metodi di studio e di controllo dei manufatti artistici in pietra I compiti della Commissione vengono ampliati; nel Decreto Istitutivo si cita: normalizzazione dei metodi di studio e di controllo degli interventi conservativi da effettuare su manufatti di interesse storico-artistico allo scopo, tra l altro, di pervenire alla redazione di un Capitolato Generale d Appalto Rinnovo annuale del Decreto costitutivo della Commissione 1997 La Commissione confluisce nell UNI (Ente Nazionale di Normativa Italiana) 2001 L attività della Commissione viene bloccata dal Ministero BB.CC.

11 UNI - Commissione Beni culturali / NORMAL GL 1 - Metodologie biologiche GL 2 - Sperimentazione di metodologie per il controllo dei biodeteriogeni GL 3 - Metodologie chimiche GL 4 - Inquinamento atmosferico GL 5 - Metodologia per i trattamenti conservativi delle superfici: sperimentazione GL 6 - Metodologie per la caratterizzazione di ceramiche e vetri GL 7 - Metodologie fisiche di laboratorio GL 8 - Fisica ambientale GL 11 - Metodologie per la caratterizzazione di malte storiche e da restauro GL 13 - Metodologie petrografiche GL 14 - Prove non distruttive GL 15 - Strutture GL 19 - Umidità nelle strutture murarie: metodi di valutazione GL 20 - Legno e derivati GL 21 - Carta GL 22 - Museotecnica GL 23 - (misto UNI/CTI) GL 24 - Metodologie per il rilevamento e la documentazione GL 12 - Materiali metallici

12 All attività dei Gruppi di Lavoro partecipano studiosi di biologia, chimica, fisica, geologia, ingegneria affiliati ad Università, CNR, Ministero per i Beni Culturali, liberi professionisti (restauratori, progettisti), rappresentanti tecnici delle industrie interessate al settore in totale circa 300 persone. La partecipazione è a titolo gratuito

13 CAMPO DI ATTIVITÀ Conservazione dei beni culturali (in ambiente non confinato e confinato); si applica ai seguenti materiali: pietre malte (da murature, per intonaci, per applicazione di rivestimenti, per decorazioni, per usi particolari) stucchi prodotti ceramici (laterizi, terrecotte, porcellane) calcestruzzi vetri mosaici policromie su pietra, su tela, su legno, su intonaco metalli carta legno Tessili

14 ARGOMENTI: Definizioni terminologiche (già viste la volta scorsa per il degrado) Metodologie analitiche per la caratterizzazione del materiale, dello stato di conservazione, degli agenti di degrado (chimici, fisici, biologici) Metodologie analitiche per la valutazione dell'efficacia dei prodotti (biocidi, pulenti, consolidanti, sigillanti e malte da stuccature, protettivi) e delle metodologie di applicazione Rilievo e documentazione Parametri ambientali (fattori fisici e chimici) Metodologie d'intervento per il restauro dei beni architettonici, storicoartistici, archeologici Normative per contenitori espostivi di opere d'arte

15 4 GRANDI TEMI: 1. CONOSCENZA DEL MATERIALE: caratterizzazione chimica, fisica, mineralogicopetrografica, morfologica del materiale, oltre allo studio degli agenti biologici coinvolti nel processo di degrado 2. STUDIO DEI PARAMETRI AMBIENTALI: il degrado del materiale è conseguenza dell interazione fra il materiale stesso e l ambiente circostante fondamentale conoscere le serie storiche dei parametri ambientali al contorno parametri chimici (inquinamento) e fisici (stato fisico dell atmosfera) necessari per definire le cause del degrado 3. SCELTA DEI METODI DI CONSERVAZIONE: metodologie per l analisi delle performance di differenti trattamenti consolidanti e/o protettivi ma anche linee guida per il controllo del microclima di ambienti interni (musei, chiese, biblioteche ) 4. ELEMENTI DI CONOSCENZA DEL MANUFATTO: tecniche da adottare per il rilievo grafico del bene e modalità di rilevamento della funzionalità degli impianti tecnici

16 UNI BC SUI MATERIALI LAPIDEI NATURALI E ARTIFICIALI: 1. UNI (2006) BC - Descrizione della forma di alterazione - Termini e definizioni (già vista vedere lez. degrado) 2. UNI (2000) BC - Determinazione dell'assorbimento d'acqua per capillarità. 3. UNI (2001) BC - Prodotti idrorepellenti - Applicazione su provini e determinazione in laboratorio delle loro caratteristiche 4. UNI (2001) BC - Allestimento di sezioni sottili e sezioni lucide di materiali lapidei colonizzati da biodeteriogeni 5. UNI (2001) BC - Metodologia per l'irraggiamento con luce solare artificiale 6. UNI (2003) BC - Determinazione della massa volumica e della percentuale di vuoti 7. UNI (2003) BC - Determinazione del contenuto d'acqua: Metodo ponderale 8. UNI (2003) BC - Determinazione del contenuto d'acqua di equilibrio 9. UNI (2003) BC - Determinazione del contenuto di sali solubili 10. UNI (2007) BC - Determinazione dell'angolo di contatto statico su provini di laboratorio 11. UNI (2004) BC - Determinazione in campo del contenuto di acqua con il metodo al carburo di calcio 12. UNI (2006) BC - Pulitura con tecnologia laser 13. UNI (1999) BC - Verifica della presenza di microrganismi fotosintetici su materiali lapidei mediante determinazione spettrofotometrica UV/Vis delle clorofille a, b e c

17 UNI BC SULLE MALTE: 1. UNI (2004) BC - Malte storiche - Determinazione del contenuto di calce libera e di magnesia libera* 2. UNI (2004) BC - Malte storiche - Determinazione del contenuto di anidride carbonica* 3. UNI (2006) BC - Malte storiche e da restauro - Metodi di prova per la caratterizzazione chimica di una malta - Analisi chimica 4. UNI (2003) BC - Malte storiche e da restauro - Caratterizzazione chimica di una malta - Determinazione del contenuto di aggregato siliceo e di alcune specie solubili* 5. UNI (2003) BC - Malte storiche e da restauro - Stima della composizione di alcune tipologie di malte* 6. UNI (2001) BC - Malte per elementi costruttivi e decorativi - Classificazione e terminologia 7. UNI (2006) BC - Descrizione petrografica di una malta UNI BC VARIE che possono interessarci: 1. UNI (2007) BC - Analisi per fluorescenza a raggi X con strumentazione portatile 2. UNI (2005) BC - Misurazione in campo dell'umidità dell'aria 3. UNI (2004) BC - Misurazione in campo della temperatura dell'aria e della superficie dei manufatti 4. UNI (2001) BC - Allestimento di preparati biologici per l'osservazione al microscopio ottico 5. UNI (2006) BC - Istruzioni complementari per l'applicazione della EN ISO Prestazione igrotermica dei materiali e dei prodotti per edilizia - Determinazione delle proprietà di assorbimento igroscopico

18 Non ci interessano in questa sede 1. UNI (2003) BC - Materiali ceramici - Caratterizzazione 2. UNI (1998) BC - Tecnologia ceramica - Termini e definizioni. 3. UNI (2001) BC - Caratterizzazione degli strati pittorici - Generalità sulle tecniche analitiche impiegate. 4. UNI (2002) BC - Principi generali per la scelta e il controllo del microclima per la conservazione dei beni culturali in ambienti interni 5. UNI (2007) BC - Manufatti lignei - Determinazione e classificazione delle condizioni dell'ambiente 6. UNI (2007) BC - Manufatti lignei - Strutture portanti degli edifici - Terminologia delle configurazioni strutturali e delle parti costituenti 7. UNI (2007) BC - Manufatti lignei - Determinazione dell'umidità 8. UNI (2004) BC - Manufatti lignei - Criteri per l'identificazione delle specie legnose 9. UNI (2004) BC - Manufatti lignei - Strutture portanti degli edifici - Ispezione in situ per la diagnosi degli elementi in opera 10. UNI (2004) BC - Manufatti lignei - Linee guida per la datazione dendrocronologica del legno 11. UNI (2005) BC - Manufatti lignei - Linee guida per la conservazione, il restauro e la manutenzione 12. UNI (2005) BC - Manufatti lignei - Supporti dei dipinti su tavola - Terminologia delle parti componenti 13. UNI (2004) BC - Manufatti lignei - Terminologia del degradamento del legno 14. UNI (2004) BC - Manufatti lignei - Strutture portanti degli edifici - Criteri per la valutazione preventiva, la progettazione e l'esecuzione di interventi 15. UNI (2007) BC - Legno di interesse archeologico ed archeobotanico - Linee guida per la caratterizzazione 16. UNI (2007) BC - Legno di interesse archeologico ed archeobotanico - Linee guida per il recupero e prima conservazione

19 Sono ancora in fase di elaborazione per la pubblicazione in UNI 3/80 Materiali Lapidei: Campionamento. (Ristampa 1988) 4/80 Distribuzione del Volume dei Pori in Funzione del loro Diametro. 5/81 Misura dei Parametri Ambientali 5/82 Misura dei Parametri Ambientali 5/83 Misura dei Parametri Ambientali 5/86 Misura dei Parametri Ambientali 5/87 Misura dei Parametri Ambientali 6/81 Caratterizzazione di Materiali Litici di Cava: Schema di Scheda. 7/81 Assorbimento d'acqua per Immersione Totale - Capacità di Imbibizione 8/8181 Esame delle Caratteristiche Morfologiche al Microscopio Elettronico a Scansíone (SEM). 9/82 Microflora Autotrofa ed Eterotrofa: Tecniche di Isolamento in Coltura 9/88 Microflora Autotrofa ed Eterotrofa: Tecniche di Isolamento in Coltura 10/82 Descrizione Petrografica dei Materiali Lapidei Naturali. 11/82 Assorbimento d'acqua per Capillarità - Coefficiente di Assorbimento Capillare 14/83 Sezioni Sottili e Lucide di Materiali Lapidei: Tecnica di Allestimento 16/84 Caratterizzazione di Materiali Lapidei in Opera e del loro Stato di Conservazione: Sequenza Analitica 17/84 Elementi Metrologici e Caratteristiche Dimensionali: Determinazione Grafica 18/84 Rilevamento della Funzionalità degli Impianti Tecnici: Schema di Scheda

20 Sono ancora in fase di elaborazione per la pubblicazione in UNI 20/85 Interventi Conservativi: Progettazione, Esecuzione e Valutazione Preventiva. (Ristampa 1996) 21/85 Permeabilità al Vapor d'acqua 22/86 Misura della Velocità di Propagazione del Suono 24/86 Metodologia di Rilevamento e di Analisi della Vegetazione 25/87 Microflora Autotrofa ed Eterotrofa: Tecniche di Isolamento e di Mantenimento in Coltura Pura 26/87 Caratterizzazione delle Malte da Restauro 27/88 Caratterizzazione di una Malta 28/8888 Composizione Chimica dei Materiali Lapidei 29/88 Misura dell'indice di Asciugamento (Drying Index) 30/89 Metodi di Controllo del Biodeterioramento 33/89 Misura dell'angolo di Contatto 34/91 Analisi di Materiali "Argillosi" mediante XRD 35/91 Caratterizzazione di Biocidi: Schema di Scheda 36/92 Glossario per l'edilizia Storica nei Trattati dal XV al XIX Secolo 37/92 Trattamenti Biocidi: Schema di Scheda per Archiviazione Dati 38/93 Valutazione Sperimentale dell'efficacia dei Biocidi 39/93 Rilevamento della Carica Microbica dell'aria 42/93 Criteri Generali per l'applicazione delle PnD 43/93 Misure colorimetriche di superfici opache 44/93 Assorbimento d'acqua a Bassa Pressione 2/2

21 In questo momento la Commissione UNI-Beni Culturali è in fase di riorganizzazione: Dai 24 Gruppi di Lavoro nel 2008 saranno creati 5 Gruppi-specchio rispetto al CEN-TC 346 in modo da fornire supporto ai commissari italiani e sviluppare nuove metodologie da proporre per la discussione in sede europea

22 2 LA NORMATIVA EUROPEA

23 CEN/TC 346 Conservation of Cultural Property Proposta dall Italia nel 2001 e approvata nel febbraio 2003; hanno votato a favore dell iniziativa 16 stati (Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Islanda, Irlanda, Lussemburgo, Malta, Olanda, Norvegia, Portogallo, Spagna, Grecia, Svizzera, Inghilterra). LA SEGRETERIA TECNICA E STATA ASSEGNATA ALL ITALIA gestita da UNI SCOPO: Unificare le terminologie, le misure ed i metodi impiegati per la conoscenza e la caratterizzazione tecnico/scientifica dei materiali e dei processi di deterioramento per la valutazione dei requisiti e delle caratteristiche dei prodotti e delle tecnologie utilizzate negli interventi

24 CEN/TC 346 Conservation of Cultural Property STRUTTURA: CEN/TC 346/WG 1 - General guidelines and terminology CEN/TC 346/WG 2 - Materials constituting cultural property CEN/TC 346/WG 3 - Evaluation of methods and products for conservation works CEN/TC 346/WG 4 - Environment CEN/TC 346/WG 5 - Transportation and packaging methods

25 3 IL CAPITOLATO D APPALTO

26 Dal 1984 il Ministero dei BB.CC. ha affiancato all attività normativa della Commissione anche quella di redazione del Capitolato Speciale Tipo per il Restauro dei Beni Architettonici, Archeologici, Storico-artistici STRUTTURA: VOLUME 1: NORMATIVA DI LEGGE VOLUME 2: DIAGNOSTICA VOLUME 3: RESTAURO BENI ARCHITETTONICI VOLUME 4: RESTAURO BENI ARCHEOLOGICI VOLUME 5: RESTAURO BENI STORICO-ARTISTICI Ricerca storico-archivistica Rilevamento e ricostruzione grafica del bene accertamento del quadro strutturale e possibile dissesto Caratterizzazione dell ambiente Esame del comportamento termoigrometrico del manufatto Conoscenza dei materiali sia originali che di restauro Valutazione dello stato di conservazione Identificazione di cause e meccanismi del degrado Indagini per la scelta di metodologie e materiali per l intervento

27 Il volume sulla diagnostica sarà uno strumento indispensabile per la stesura di un Piano Diagnostico completo e sufficiente per definire, anche in termini economici, l insieme delle indagini che saranno affidate, per l esecuzione, al laboratorio prescelto. referente scientifico specializzato (coadiuvato da altri specialisti) che affiancherà il Progettista e il Responsabile del procedimento nella redazione del Piano Diagnostico e nell interpretazione dei risultati delle indagini elementi indispensabili per la redazione del Progetto Preliminare e Definitivo Vediamo (brevemente e in anteprima ) come è composto il capitolo Caratterizzazione dei mat. Lapidei naturali ed artificiali e studio dei processi chimico/fisici di alterazione, quello che ci interessa maggiormente per le murature.

28 CAP.7 [ ] E necessario che i materiali siano caratterizzati non solo dal punto di vista della composizione chimica[ ] ma che siano evidenziati anche eventuali caratteri(pori, fessure, alterazioni.etc.) che ne determinano il comportamento nelle varie condizioni di impiego e di ambiente. La caratterizzazione deve essere finalizzata alla: a) Identificazione chimico-mineralogica-petrografica dei materiali lapidei costituenti l opera b) Determinazione delle proprietà petrografiche e fisico-meccaniche che più direttamente intervengono nei fenomeni di degrado in studio e che possono condizionare la scelta dell intervento di conservazione c) Valutazione dello stato di conservazione dei materiali attraverso lo studio delle forme di degrado e delle eventuali modifiche che le proprietà dei materiali hanno subito d) Determinazione della composizione chimica e mineralogica dei prodotti di degrado e) Individuazione delle proprietà dei materiali che possono costituire la causa predisponente o scatenante i meccanismi del degrado LO STUDIO DEVE FORNIRE RISULTATI SUFFICIENTI, A LIVELLO QUALITATIVO E QUANTITATIVO, PER INDIVIDUARE L INTERVENTO DI RESTAURO PIU EFFICACE

29 Il programma di indagine fa riferimento ad un PROGRAMMA MINIMO ; ove il Committente e/o il Progettista e/o l Esperto Scientifico ritenga necessario approfondire alcuni aspetti o problemi particolari messi in luce dai risultati analitici conseguiti si ricorre, in una seconda fase, ad un PROGRAMMA INTEGRATIVO FASE 1 RICERCHE STORICHE E ARCHIVISTICHE (documentazione di interventi pregressi) FASE 2 INDAGINI IN SITO: servono per PIANIFICARE LE INDAGINI DI LABORATORIO e per COSTITUIRE UNA DOCUMENTAZIONE prima di effettuare campionamenti. Documentazione fotografica Rilievo fotografico e/o fotogrammetrico (cap.2) Descrizione macroscopica e rappresentazione grafica delle varie tipologie di alterazione (UNI scheda 0) Osservazione per definire le modalità di posa in opera e le tecniche di lavorazione delle superfici Microscopia ottica in luce riflessa in sito (scheda 604) NOTA: se necessario queste indagini possono essere integrate, ad esempio, da: Misura della velocità di propagazione delle onde elastiche longitudinali (NorMaL 22/86) Misura delle caratteristiche cromatiche (NorMaL 43/93) Caratterizzazione ambientale al contorno (cap.3) Riferimento alla scheda di capitolato Le indagini in sito (NON DISTRUTTIVE) permettono di formulare le prime ipotesi su cause e meccanismi di alterazione

30 FASE 3 INDAGINI IN LABORATORIO: Il PROGRAMMA MINIMO di analisi deve prevedere alcune delle analisi riportate nelle apposite tabelle (con la relativa norma e scheda di capitolato) scelte dall Esperto Scientifico per la caratterizzazione ottimale del materiale e dei relativi problemi. Le proprietà da misurare nel programma minimo di indagine sono indicate con un asterisco. Il PROGRAMMA INTEGRATIVO di analisi potrà prevedere: Il prelievo di ulteriori campioni (campionatura aggiuntiva mirata) Un ampliamento del tipo e del numero di analisi a completamento di quelle già svolte nel programma minimo Il prelievo di campioni di dimensioni sufficienti per eseguire prove atte a determinare le caratteristiche meccaniche (resistenza a compressione, a flessione.) e le caratteristiche termiche (coeff. di dilatazione lineare, conducibilità termica, etc ) NB: poiché nella maggior parte dei casi sono disponibili campioni di numero e dimensioni ridotti, devono essere adottate opportune SEQUENZE ANALITICHE per ottenere il maggior numero di informazioni dai campioni a disposizione.

31 FASE 4 CAMPIONAMENTO (Scheda 601): MENO DANNOSO POSSIBILE per il manufatto RIDOTTO NEL NUMERO: meglio prelevare in più fasi sulla base dei risultati già acquisiti RIDOTTO NELLE DIMENSIONI RAPPRESENTATIVO DEL FENOMENO DA STUDIARE SELETTIVO in modo da semplificare l interpretazione dei risultati VUOTI CREATI IN FASE DI CAMPIONAMENTO (es. carotaggi) che devono essere riempiti con materiali compatibili a livello estetico ma anche chimico/fisico NB: il campionamento deve essere programmato ed eseguito sulla base del PIANO DIAGNOSTICO redatto dall Esperto Scientifico in accordo con gli specialisti delle varie discipline e deve prevedere: TIPO (frammenti, carote, polvere.) QUANTITA MODALITA DI PRELIEVO dei campioni I prelievi riguarderanno sia MATERIALE SANO che MATERIALE ALTERATO

32 COM E ORGANIZZATO IL CAPITOLATO? Capo I - Descrizione tecnico economica dell'appalto [ ] Capo II - Qualità e provenienza dei materiali Art. 27 Materiali in genere Art. 28 Norme di riferimento Art. 29 Modalità di prova, controllo e collaudo Art. 30 Materiali naturali e di cava Art. 31 Calci, pozzolane, leganti idraulici, leganti idraulici speciali e leganti sintetici Modalità di fornitura e di conservazione Art. 32 Laterizi Art. 33 Materiali ferrosi e metalli vari Art. 34 Legnami Art. 35 Legno lamellare Art. 36 Materiali per pavimentazioni e rivestimenti Art. 37 Materiali e componenti di partizioni interne Art. 38 Colori e vernici Art. 39 Materiali diversi Art. 40 Additivi Art. 41 Fibre e tessuti sintetici - Materiali compositi Art. 42 Prodotti per coperture Art. 43 Prodotti per impermeabilizzazioni Art. 44 Isolanti termo-acustici Art. 45 Tubazioni Art. 46 Sostanze impregnanti - Generalità Art. 47 Impregnanti ad effetto idrofobizzante Art. 48 Impregnanti contro la formazione di efflorescenze saline Art. 49 Impregnanti per interventi di deumidificazione Art. 50 Impregnanti ad effetto consolidante Art. 51 Prodotti per la pulizia dei manufatti lapidei Art. 52 Materiali per impianti elettrici Art. 53 Materiali per impianti idrici Art. 54 Materiali per impianti di riscaldamento Art. 55 Materiali per impianti di climatizzazione Art. 56 Materiali per impianti antintrusione, antifurto, antieffrazione Art. 57 Materiali per ascensori

33 Capo III - Indagini e prove di laboratorio Art. 58 Indagini preliminari ai lavori di restauro - Generalità Art. 59 Rilievo fotografico e Telerilevamento Art. 60 Accertamento sulle caratteristiche strutturali e costruttive Art. 61 Indagini per la determinazione delle caratteristiche tensionali dei materiali e delle murature Art. 62 Indagini atte ad approfondire la conoscenza sulle stratificazioni dell'edificio e sulle caratteristiche costruttive anche di interventi pregressi Art. 63 Indagini rivolte alla caratterizzazione dei materiali e all'accertamento dei loro degradi e delle patologie Art. 64 Caratterizzazione chimico-fisico-mineralogica del materiale costruttivo (lapidei, malte, laterizi, etc.) Art. 65 Indagini sulle patologie dei materiali Art. 66 Rilevamento delle alterazioni dovute a presenza di umidità Art. 67 Indagini preliminari ai trattamenti protettivi e consolidanti ed indagini volte alla verifica dell'efficacia dell'intervento effettuato Art. 68 Indagini sulle caratteristiche dei terreni e delle fondazioni Capo IV Modalità di esecuzione dei lavori [ ] Capo V Restauro degli apparati decorativi [ ] Capo VI Opere varie [ ] Capo VII Impianti [ ]

34 TESTI DI RIFERIMENTO: Capitolato speciale di appalto Restauro architettonico Capitolato speciale di appalto Restauro e conservazione Autore: S. Franceschi - L. Germani Editore: DEI Anno di edizione: 2005 Prezzo: EURO 48,00 ISBN: X Autore: S. Tiné Editore: Dario Flaccovio Anno di edizione: 2002 Prezzo: EURO 29,00 ISBN:

35 PARTE 2 ANALISI delle più significative prove normate (UNI, EN, UNI-BC e NorMaL)

36 2.1 UNI Determinazione del contenuto di anidride carbonica

37 Riporta alcuni metodi per la determinazione del contenuto di anidride carbonica (CO 2 ) proveniente dai carbonati presenti nei materiali lapidei naturali e artificiali e nei leganti. SCOPO Il contenuto di CO 2 serve per determinare la quantità di Carbonato di calcio nel campione tramite un attacco acido con HCl (acido cloridrico) metodo gasvolumetrico di Dietrich-Fruheling, detto anche CALCIMETRIA. La soluzione con acido cloridrico attacca i carbonati nel campione e sviluppa CO 2 dal VOLUME di CO 2 (con opportune correzioni) si può calcolare quanto carbonato era presente nel campione permette una valutazione del rapporto in peso tra aggregato e legante nel caso di assenza di calcare nell'aggregato stesso e che il legante sia totalmente a calce.

38 CALCIMETRO A) Boccia di livello B) Buretta graduata per gas. C) Rubinetto T) Recipiente termostatico R) Camera di reazione P) Provetta per HCl

39 PROCEDIMENTO GENERALE Macinare il campione fino a farlo passare completamente allo staccio 0.063, quindi essiccarlo in stufa a (60±2) C fino a massa costante e conservarlo in essiccatore REATTIVO PER LO SVILUPPO DELLA CO2: Sciogliere 1,5g di Cu2Cl2 (cloruro rameoso) e 2,50g di CuCl2 H2O (cloruro rameico monoidrato) in 350ml di HCl al 12% e omogeneizzare Introdurre nel reattore il campione (meno di un grammo) contenente la quantità incognita di CaCO3 ed una beuta col reattivo acido Sigillare il tutto e far partire la reazione, misurando la CO2 sviluppata col barometro.

40 Con il recipiente R aperto e con il rubinetto C aperto, manovrando la boccia A si porta a zero il livello del liquido battente, (solitamente acqua acidulata cui si è aggiunto un indicatore). Si mette una quantità esattamente pesata di campione in R. Si introduce cautamente in R la provettina riempita con HCl stando attenti che l acido non venga ancora a contatto con il campione. Si chiude il tappo di R e il rubinetto C. A questo punto l'apparecchio è pronto per la misura. Scuotendo R si fa in modo che l'acido contenuto in P venga in contatto con la polvere del campione determinando quindi lo svolgimento di CO 2. La CO 2 sposterà un equivalente volume di aria che farà abbassare il liquido battente in B. Manovrando la boccia di livello, si faranno corrispondere i livelli in A e in B. In queste condizioni si può dire che in B è contenuto il gas alla pressione atmosferica letta sul barometro al momento dell'esperienza.

41 Il processo che avviene in R sarà: CaCO HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O Carbonat o di Calcio Acido Cloridrico Cloruro di Calcio Anidride Carbonica Acqua

42 Determinazione della percentuale di CaCO 3 presente nella miscela incognita di partenza Esempio: Massa del campione (m) = g Peso molecolare del CaCO 3 (PM) = g/mol. Volume del gas (V) = 45.2 ml = L Temperatura a cui avviene la reazione (T) = 20 C (295 K) Pressione totale (p) = Torr Costante dei Gas ideali (R) = atm*l/k*mol

43 n = pv RT.2 ( atm ) ( L ) ( L atm ) ( mol K ) 293( K ) n = = ( mol ) m = n PM ( mol ) 100( g / mol ) 0.18( ) m CaCO = = g 3 % x = mx 100 m Campione m 100 m CaCO3 % CaCO = = 3 Campione 30.76% Etc etc.

44 2.2 Analisi granulometrica dell aggregato di una malta UNI EN :2007:Metodi di prova per malte per opere murarie - Determinazione della distribuzione granulometrica (mediante stacciatura)

45 Operazione di scomposizione di un campione in una serie di classi, in ciascuna delle quali ricadono grani con dimensioni comprese in determinati intervalli. Serve a determinare la distribuzione delle dimensioni delle particelle che compongono un dato campione. Si rappresentata a scala semilogaritmica per consentire una rappresentazione sufficientemente accurata anche per piccoli valori di d

46 ANALISI GRANULOMETRICA MEDIANTE SETACCIATURA PRINCIPIO FISICO: separazione meccanica in base al diametro mediante pila di setacci a maglie decrescenti 60 Passante in peso [%] Strato1 Strato2 Strato3 Strato4 0 <0,1 0,1-0,3 0,3-0,5 0,5-0,7 0, ,4 1, ,8 >2,8 Diametro [mm] Diametro [mm] Peso [g] % passante in peso Peso [g] % passante in peso Peso [g] % passante in peso Peso [g] % passante in peso Mesh 0 0 2,54 44,72 1,6 26,85 2,37 16,16 1,48 31,29 Mesh 1 0,1 1,52 26,76 1,75 29,36 2,84 19,36 1,56 32,98 Mesh 2 0,3 0,27 4,75 0,64 10,74 1,3 8,86 0,42 8,88 Mesh 3 0,5 0,13 2,29 0,24 4,03 0,57 3,89 0,11 2,33 Mesh 4 0,7 0,19 3,35 0,32 5,37 0,52 3,54 0,2 4,23 Mesh 5 1 0,15 2,64 0,31 5,20 0,43 2,93 0,17 3,59 Mesh 6 1,4 0,19 3,35 0,42 7,05 0,8 5,45 0,26 5,50 Mesh 7 2 0,21 3,70 0,36 6,04 1,11 7,57 0,31 6,55 Mesh 8 2,8 0,48 8,45 0,32 5,37 4,73 32,24 0,22 4,65 Dario P. Benedetti

47 Nota: CURVE IDEALI per CALCESTRUZZI conglomerato con la massima densità possibile, cioè con il minor contenuto di vuoti interstiziali tra i singoli granuli PROBLEMA: scarsamente lavorabile. Per questo motivo, Bolomey ha suggerito di modificare leggermente la curva granulometrica ottimale introducendo un parametro A che tiene conto anche della lavorabilità richiesta e del tipo di aggregato disponibile (alluvionale o frantumato). Università degli Studi di Brescia Trento, 24/03/2010

48 COME SI FA SU UNA MALTA STORICA IN OPERA? CAMPIONAMENTO (quanto???) DISGREGAMENTO (meccanico, ultrasuoni ) TRATTAMENTO CON HCl (problemi su aggregato calcareo) SETACCIATURA Dario P. Benedetti

49 2.3 UNI Determinazione del contenuto di aggregato siliceo e di alcune specie solubili

50 La norma definisce un metodo chimico di analisi per determinare: il contenuto di aggregato siliceo o silicatico di una malta, del contenuto di alcune specie chimiche caratteristiche Il contenuto di SiO 2, CaO, MgO, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, SO 3, K 2 O, Na 2 O La perdita di massa a varie temperature SCOPO Il contenuto di aggregato siliceo è un dato importante nelle prove per il calcolo del contenuto di legante in una malta; infatti, queste si basano sulla dissoluzione del legante con un attacco acido, che non intacca appunto l aggregato silicatico (e nemmeno la pozzolana). Le informazioni sulle altre specie solubili sono invece utili per l analisi del degrado (vedere i fenomeni descritti nella lezione relativa al degrado) Es:Na 2 OeK 2 Opossonoesserepericolosiperlareazionealcali-silicenellemuratureinpietra

51 2.4 UNI Stima della composizione di alcune tipologie di malte

52 La norma stabilisce alcune procedure di calcolo per la stima del tenore di leganti e aggregati in malte di composizione semplice rappresentabili dalle seguenti 8 classi: 1. AGGREGATO siliceo e/o calcareo & LEGANTE aereo (solfatico) 2. AGGREGATO siliceo & LEGANTE aereo (calcico) 3. AGGREGATO siliceo & LEGANTE aereo (calcico+solfatico) 4. AGGREGATO siliceo & LEGANTE idraulico (calci idrauliche e cementi) 5. AGGREGATO siliceo e/o calcareo & LEGANTE idraulico (calci idrauliche e cementi) 6. AGGREGATO siliceo & LEGANTE idraulico + aereo (solfatico) 7. AGGREGATO siliceo e/o calcareo & LEGANTE idraulico + aereo (solfatico) 8. AGGREGATO siliceo & LEGANTE idraulico + aereo (calcico) Il metodo sfrutta la presenza di traccianti quali SiO 2 solubile, SO 3, CO 2, etc per stimare il contenuto di leganti e aggregati nella miscela secca prima dell impasto. OVVIAMENTE E UN METODO APPROSSIMATO! SCOPO utile per ricostruire una malta da restauro con caratteristiche simili a quella originale (per integrazioni, soprattutto negli intonaci)

53 Si possono quindi stimare (sfruttando altre norme): CONTENUTO DI LEGANTE IDRAULICO CONTENUTO DI CALCE AEREA CONTENUTO DI LEGANTE AEREO SOLFATICO CONTENUTO DI AGGREGATO CALCAREO CONTENUTO DI AGGREGATO SILICEO Composizione della malta attuale Da questi valori si può stimare la composizione iniziale della malta allo stato originario, prima dell impasto! NB: con alcune informazioni aggiuntive è possibile migliorare la precisione della stima, ad esempio è utile sapere se c è un 30% di graniglia di marmo nell impasto + un 1% di gesso (da degrado) in modo da non sovrastimare il legante carbonatico e quello solfatico, e così via.

54 2.5 UNI Determinazione del contenuto di calce libera e di magnesia libera

55 La norma descrive dei metodi per la determinazione della calce libera (intesa come ossido di Calcio e Idrossido di Calcio) e della magnesia libera (intesa come ossido di Magnesio e Idrossido di Magnesio) nei materiali lapidei artificiali e nelle calci aeree o idrauliche I metodi si basano sull estrazione selettiva con estere acetoacetico (per lapidei artificiali e calci idrauliche) o sulla titolazione con HCl del campione disciolto in saccarosio (calci aeree) SCOPO Importante determinare la presenza di questi leganti ancora liberi di reagire, per prevenire eventuali reazioni indesiderate nel materiale e analizzare fenomeni di incompleta carbonatazione della calce durante il processo di presa.

56 2.6 UNI Malte storiche e da restauro - Metodi di prova per la caratterizzazione chimica di una malta - Analisi chimica

57 La norma specifica una serie di metodi di analisi per determinare la composizione di una malta. La modesta quantità di materiale necessaria per l analisi (pochi grammi) la rende idonea per lo studio delle malte di interesse storico/artistico (malte di allettamento, stilatura, e per intonaci, decorazioni, affreschi, stucchi.) Si consiglia di eseguire ogni prova su due provini identici, effettuando la media dei risultati. Ovviamente, essendo un analisi chimica tradizionale, il campione viene distrutto durante la prova. INFORMAZIONI CHE SI POSSONO OTTENERE: DETERMINAZIONE DELLA PERDITA DI MASSA: secondo la UNI (già vista ) QUANTITA DI SILICE (SiO 2 ) pura e impura, OSSIDO DI FERRO (Fe 2 O 3 ), OSSIDO DI TITANIO (TiO 2 ), OSSIDO DI ALLUMINIO (Al 2 O 3 ), OSSIDO DI CALCIO (CaO), OSSIDO DI MAGNESIO (MgO), ZOLFO TOTALE (come SO 3 ), SOLFURI E SOLFATI, CLORURI, FOSFATI (come P 2 O 5 ), ALCALI (Na 2 O, K 2 O), MANGANESE (Mn 2 O 3 )

58 2.7 UNI Descrizione petrografica di una malta

59 La norma riporta uno schema descrittivo per la caratterizzazione petrografica dei campioni di malta. Si applica a tutte le malte nell ambito dei beni culturali, indipendentemente dalla funzione svolta. Si trattano: DESCRIZIONE DEL CAMPIONE (tipologia, stratigrafia.) DESCRIZIONE MACROSCOPICA DEI SINGOLI STRATI (aspetto dimensionale, colori.) DESCRIZIONE MACROSCOPICA SU SEZIONE SOTTILE DEL LEGANTE DI CIASCUNO STRATO (struttura, tessitura, composizione mineralogica.) DESCRIZIONE MACROSCOPICA SU SEZIONE SOTTILE DELL AGGREGATO DI CIASCUNO STRATO (granulometria, dimensioni, classazione, forma.) RAPPORTO LEGANTE/AGGREGATO (tramite analisi dell immagine.) DESCRIZIONE MICROSCOPICA SU SEZIONE SOTTILE TRASVERSALE DELLE COLORITURE (numero degli strati, successione stratigrafica.) DESCRIZIONE MICROSCOPICA SU SEZIONE SOTTILE DEI PRODOTTI DI ALTERAZIONE (IN SUPERFICIE, FRA GLI STRATI, NEI VUOTI )

60 NB: TUTTI QUESTI COMPONENTI POSSONO ESSERE DETERMINATI ANCHE CON ALTRI METODI QUALI CROMATOGRAFIA IONICA, ASSORBIMENTO ATOMICO, UV-VISIBILE, VISIBILE, ECC

61 2.8 UNI Allestimento di sezioni sottili e sezioni lucide di materiali lapidei colonizzati da biodeteriogeni

62 SCOPO: lo studio delle sezioni di materiali lapidei naturali e artificiali colonizzati da microorganismi consente di conoscere: Modalità e profondità di penetrazione degli organismi Effetti di eventuali trattamenti con prodotti biocidi Caratteri petrografici originari o indotti dei materiali naturali Caratteri composizionali e strutturali originari o indotti per i materiali artificiali Le sezioni possono essere utilizzate per: osservazioni allo stereomicroscopio, al microscopio ottico in luce trasmessa polarizzata, riflessa, a fluorescenza osservazioni al microscopio elettronico a scansione (SEM) analisi spettrofotometriche in dispersione di energia (EDS) analisi in fluorescenza X [ ]

63 Le sezioni possono essere SEZIONI SOTTILI (spessore circa 30micron montate fra 2 vetrini) oppure SEZIONI LUCIDE (porzione del materiale lapideo con una faccia lucidata meccanicamente a specchio) Nel caso di lapidei colonizzati da organismi biologici, il campione viene dapprima trattato con reagenti quali la formaldeide o la glutaraldeide per mantenere nel tempo le strutture biologiche

64 2.9 UNI Metodologia per l'irraggiamento con luce solare artificiale

65 La norma stabilisce un metodo per l esposizione in laboratorio di provini di materiali lapidei (naturali e artificiali, trattati e non trattati) a sorgenti luminose rappresentative dell irraggiamento solare i provini vengono esposti ad una sorgente di luce artificiale di alta intensità e con spettro di radiazione rappresentativo della luce solare diurna Si utilizzano serie di provini (almeno 3 per tipo) con una superficie di esposizione piana e dimensioni compatibili con le misure a cui verranno sottoposti STRUMENTAZIONE: camera con lampade ad arco allo XENO ( W) ed un radiometro per misurare l irraggiamento, oltre a filtri che tagliano l infrarosso e l UV sotto i 295nm NB: ci deve essere anche un sistema di ventilazione per mantenere la temperatura sotto i 60 C La durata della prova dipende dal tipo di provini e comunque deve essere tale da garantire ai provini una esposizione alla luce, nell intervallo fra 300 e 800nm, di almeno 2000 MJ/m 2

66 Per confrontare i risultati di diverse apparecchiature (lampade differenti, distanze diverse.) si calcola l ESPOSIZIONE: ESPOSIZIONE [J/m 2 ] = IRAGGIAMENTO [W/m 2 ] x TEMPO (s)

67 2.10 UNI Determinazione della massa volumica e della percentuale di vuoti

68 La norma descrive alcuni metodi per la determinazione della massa volumica e della percentuale di vuoti dei materiali lapidei naturali ed artificiali macinati in polvere, granulari o in pezzatura. PRINCIPIO FISICO: la massa volumica di un campione di materiale lapideo viene determinata come rapporto fra la sua massa allo stato secco ed il suo volume determinato per spostamento di un opportuno liquido densimetrico. Si definiscono (e si possono calcolare): Vuoti CHIUSI, APERTI, TOTALI volume ASSOLUTO, REALE, APPARENTE massa VOLUMICA, VOLUMICA ASSOLUTA, REALE, APPARENTE, COSTANTE L apparecchiatura è costituita da un PICNOMETRO oppure da un VOLUMENOMETRO DI LE CHATELIER

69 2.11 UNI Determinazione del contenuto d'acqua: Metodo ponderale

70 Descrive le procedure per la determinazione del contenuto di acqua in un materiale lapideo con il METODO PONDERALE; si applica a campioni di MASSA COMPRESA FRA 2 e 50g COMPRESI GLI STRATI DI FINITURA. PRINCIPIO: si determina la perdita di massa del campione dopo l essiccamento per riscaldamento stufa da laboratorio PROCEDIMENTO: si effettua una pesata molto accurata (0,001g) immediatamente in loco, oppure si può mettere in contenitore ermeticamente chiuso e pesarlo in laboratorio. Poi lo si mette in stufa (105 C) e si essicca fino a massa costante. CONTENUTO % di acqua = [(Mu Ms)/Ms]x100

71 2.12 UNI Determinazione del contenuto d'acqua di equilibrio

72 Si determina il contenuto d acqua di equilibrio di un campione di materiale lapideo di massa fra 2 e 50g posto in equilibrio termoigrometrico con aria a Temperatura e Umidità relativa controllate PROCEDIMENTO: si pone il campione in un ambiente con atmosfera controllata per 48 ore (camera climatica, oppure contenitore con soluzioni sature di vari sali.) e poi si effettuano pesate successive fino a massa costante CONTENUTO % di acqua all equilibrio= [(Mue Ms)/Ms]x100 NB: ATTENZIONE ALLA PRESENZA DI EVENTUALI TRATTAMENTI, SOPRATTUTTO ORGANICI, CHE POTREBBERO SUBIRE TRASFORMAZIONI IN STUFA A 105 C E FALSARE LA LETTURA

73 2.13 UNI Determinazione del contenuto di sali solubili

74 I sali solubili possono essere presenti sia come costituenti della pietra o dei materiali da costruzione sia come prodotti di degrado di natura chimica o biologica. Essi possono inoltre derivare da materiali impiegati in interventi di restauro, dal deposito in superficie di inquinanti particellari, da trasporto capillare o da apporti esterni di varia natura. NB: i sali solubili, comunque presenti in un materiale lapideo, possono innescare ulteriori processi di degrado di natura chimico/fisica. Le specie ioniche in considerazione sono SO 4-, NO 2- /NO 3-, Cl -, PO 4 ---, C 2 O 4 --, Na + /K +, Ca ++, Mg ++, NH 4 + PRINCIPIO: Estrazione dei Sali solubili dal campione (essiccato e macinato con mortaio) con acqua distillata, misure di conduttività e poi (dopo filtraggio) misure di cromatografia ionica per determinare le diverse specie ioniche.

75 2.14 UNI Pulitura con tecnologia laser

76 La norma fornisce: I requisiti fondamentali del sistema laser per la pulitura Le linee guida per la scelta del sistema più idoneo in ogni specifico intervento La metodologia per determinare il valore dei parametri operativi da impostare in ogni singolo intervento, in modo da ottimizzare l efficacia e non produrre effetti dannosi alla superficie da pulire La norma si applica alla pulitura dei materiali lapidei previa caratterizzazione del loro stato di conservazione. NB: la pulitura laser è caratterizzata da elevata precisione e selettività, caratteristiche che permettono di operare su materiali che presentano sequenze stratigrafiche, avendo la possibilità di arrestare la rimozione a livelli predeterminati. (lo vedremo nel dettaglio nella lezione sulle tecniche di pulitura)

77 Vengono definiti: grandezze fisiche caratterizzanti l emissione laser (energia, fluenza, potenza, etc.) Requisiti del sistema laser Linee guida per la scelta del laser (lunghezza d onda, durata dell impulso ) METODOLOGIA PER LA DETERMINAZIONE DEI VALORI DEI PARAMETRI OPERATIVI (fluenza di lavoro) Ci sono poi delle utili appendici informative che trattano: FOTOABLAZIONE LASER ASSORBIMENTO OTTICO DURATA DELL IMPULSO LASER RUOLO DELLA BAGNATURA FREQUENZA DI RIPETIZIONE MISURAZIONE DELLA RIFLETTANZA

78 2.15 UNI Verifica della presenza di microrganismi fotosintetici su materiali lapidei mediante determinazione spettrofotometrica UV/Vis delle clorofille a, b e c

79 La determinazione delle clorofille a, b e c mediante spettrofotometria UV/VIS è un analisi specifica di estrema utilità nello studio di microorganismi fotosintetici. Questa tecnica consente: Di rilevare la presenza di microorganismi fotosintetici in campioni di materiali provenienti da alterazioni la cui origine biologica è incerta (per esempio incrostazioni, depositi superficiali variamente colorati, etc ) Di fornire indicazioni sulla loro vitalità Di risalire, entro certi limiti, ai raggruppamenti sistematici cui tali microorganismi fotosintetici appartengono Es: cyanophyta, chromophyta, chlorophyta. NB: è un analisi qualitativa e non quantitativa (il contenuto di clorofilla può variare in relazione allo stato fisiologico dei microorganismi)

80 PRINCIPIO: il metodo si basa sull estrazione in acetone delle clorofille presenti nel campione e sulla lettura spettrofotometrica dell estratto alle diverse lunghezze d onda alle quali le clorofille hanno il massimo di assorbimento (clorofilla a:664nm; clorofilla b: 647nm; clorofilla c: 630nm) Il campione si preleva mediante bisturi o spatola sulla superficie, spessore di circa 1mm da una superficie di circa 25cm 2 colonizzata dal microorganismo. Ovviamente serve uno spettrofotometro UV/VIS da laboratorio..

81 MOLTO INTERESSANTE 2.16 UNI Materiali lapidei naturali ed artificiali. Prodotti idrorepellenti Applicazione su provini e determinazione in laboratorio delle loro caratteristiche.

82 SCOPO: determinare le caratteristiche prestazionale di prodotti idrorepellenti e/o consolidanti. MATERIALI: in generale lapidei naturali ed artificiali (con qualche problema ) PARAMETRI MISURATI: la norma prevede l esecuzione di un set di prove atte a caratterizzare in modo esaustivo il comportamento del materiale allo stato originale e dopo l applicazione di prodotti protettivi/idrorepellenti nei confronti dell acqua

83 La norma descrive la metodologia per la determinazione in laboratorio delle caratteristiche prestazionali di prodotti idrorepellenti applicati su provini in vista di un loro utilizzo su materiali lapidei NB: come abbiamo visto l altra volta, è importante fare anche prove di durabilità del trattamento La norma UNI illustra la metodologia di preparazione dei provini, la modalità di applicazione del prodotto sui provini, l individuazione del tempo di trattamento e le prove da effettuare prima e dopo il trattamento. Di seguito si elencano i parametri da determinare secondo la norma: determinazione della massa costante; quantità d acqua assorbita per capillarità (UNI 10859); quantità d acqua assorbita per capillarità a tempi brevi (UNI 10859); quantità d acqua assorbita a bassa pressione (NORMAL 44/93); quantità d acqua assorbita per immersione totale (NORMAL 7/81); quantità d acqua rilasciata per evaporazione (NORMAL 29/88); permeabilità al vapore d acqua (NORMAL 21/85); Misura dell angolo di contatto (NORMAL 33/89); misure colorimetriche di superfici opache (NORMAL 43/93).

84 2.17 UNI Determinazione dell'assorbimento d'acqua per capillarità.

85 Descrive il metodo per la determinazione dell'assorbimento d'acqua per Capillarità, ossia della quantità d'acqua assorbita per unità di superficie, in funzione del tempo, a pressione e temperatura ambiente, da un campione avente la superficie di base in contatto con acqua deionizzata. Viene altresì descritto il metodo per calcolare il Coefficiente di Assorbimento Capillare. La norma si applica ai lapidei naturali e artificiali, trattati (sottoposti a pulitura, ad applicazione di prodotti idrorep.-consol.-biocidi, ad invecchiamento artificiale )

86 questo lo posso fare anch io! 2.17 NorMaL 44/93 Misura dell assorbimento d acqua a bassa pressione

87 Detta anche PIPETTA Si misura il volume d acqua che viene assorbito a bassa pressione da una definita superficie di materiale dopo un tempo prefissato, si esprime in ml/cm 2. L apparecchiatura utilizzata per l esecuzione della prova è costituita da: a) una cella cava di plexiglas con una sezione di contatto avente un diametro di 3,5 cm; b) un raccordo superiore in cui viene inserita una pipetta graduata di diversa capacità a seconda del litotipo esaminato. Lo zero della pipetta deve essere a 21 cm dall interasse della camera; c) un raccordo inferiore al quale è collegato un serbatoio d acqua per il riempimento della cella; d) una guarnizione di gomma morbida (si utilizza il neoprene) che ha lo scopo di impedire le perdite d acqua tra la superficie del materiale e la cella una volta che questa viene applicata; e)un cronometro.

88 NorMaL 44/93 : Determinazione della quantità d acqua assorbita a bassa pressione Variante nord-europea della prova: Tubo di Karsten Si tratta di applicare sul supporto, il tubo di Karsten, immettervi l'acqua e fare le letture di assorbimento dopo 5', ',10' e 15'; la differenza fra le letture dopo 5'e 15' esprime l'assorbimento in grammi sulla superficie di 5 cm2 in 10'. La misura viene effettuata con una pressione di 92 mm di colonna d'acqua, che è pari alla pioggia spinta da un vento di 140 Km/h

89 TORNIAMO UN ATTIMO AL TITOLO: PERCHE questo lo posso fare anch io? questo lo posso fare anch io! NorMaL 44/93 Misura dell assorbimento d acqua a bassa pressione I prezzi di questo tipo di prove variano anche di un ordine di grandezza a seconda del laboratorio. (Fino a 1000 EURO/giorno) in alcuni casi non servono particolari conoscenze e attrezzature

90 ISTRUZIONI: Si fissa l apparecchiatura alla superficie in modo da ottenere una perfetta tenuta stagna. Si blocca la superficie alla cella con un apposito morsetto. Poi si fa affluire l acqua all interno della cella cava aprendo il serbatoio. Nell istante in cui l acqua ha completamente riempito la cella si fa partire il cronometro. Si procede all ulteriore riempimento del sistema facendo affluire acqua fino al raggiungimento dello zero di riferimento nella pipetta graduata e ci si assicura sia della mancanza di bolle d aria nel sistema, sia di eventuali perdite d acqua, quindi, il serbatoio viene chiuso. La prima lettura sulla pipetta graduata si effettua quando il cronometro segna 5 minuti, leggendo il livello del menisco dell acqua. Durante l intervallo di tempo tra 0 e 5 minuti, è importante mantenere il livello dell acqua il più possibile vicino allo zero. Le letture si effettuano poi ogni 5 minuti fino al raggiungimento del tempo finale t, che può variare da 20, 30 a 60 minuti in funzione della porosità del materiale investigato. Il tempo finale viene stabilito in base a prove preliminari in cui la quantità d acqua assorbita in finzione del tempo raggiunge un valore asintotico. È importante verificare che durante la prova non ci siano perdite d acqua, per questo è necessario rilevare i dati ogni 5 minuti.

91 Si calcola l assorbimento d acqua del campione al tempo t con la seguente formula: Q i = Q ti S Q t 5 0,35 Assorbimento d'acqua a bassa pressione Trattamento A 0,30 Quantità d'acqua assorbita Q (ml) 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 Non trattati Trattamento A Invecchiati 0, Tempo (min)

92 NOTE: è un indice della porosità del materiale. Molto importante fare la misura PRIMA e DOPO puliture, applicazioni di prodotti sulla superficie, oppure dopo invecchiamenti simulati del materiale lapideo artificiale. E un po complicato fissarle se si eseguono misure in situ. Un buon metodo è quello di sfruttare un puntello che faccia leva sull ebventuale ponteggio, ma attenzione alle deformazioni termiche. Eventualmente si possono sfruttare le fughe tra mattoni o blocchi di pietra per inserire tasselli di fissaggio. Qualcuno fa un foro e usa tasselli tipo Fischer NB!!! Se la prova viene ripetuta PRIMA e DOPO, lasciare i tasselli per il fissaggio e localizzare bene le coordinate in modo da riposizionare le celle nello stesso punto.

93 2.18 NORMAL 21/85 Permeabilità al Vapor d'acqua

94 Viene descritto il metodo per misurare la quantità di vapore acqueo che fluisce, nell'unità di tempo, per unità dì superficie e in condizioni stazionarie, attraverso due superfici parallele di un campione di determinato spessore, sotto l'effetto di una differenza di pressione parziale di vapore. FONDAMENTALE PER VALUTARE LA TRASPIRABILITA DEL MATERIALE PRIMA E DOPO L APPLICAZIONE DI PRODOTTI E/O DOPO TRATTAMENTI DI PULITURA

95

96 2.19 NORMAL 33/89 Misura dell'angolo di Contatto

97 Viene descritto il metodo per misurare l'angolo di contatto acqua - materiale lapideo in condizioni statiche. Permette la valutazione dell'idrorepellenza di una superficie lapidea sottoposta a trattamenti conservativi. Viene descritto il metodo per misurare l'umidità contenuta nelle murature con il metodo ponderale. Si applica a sistemi murari costituiti da materiali porosi sia naturali che artificiali. L angolo di contatto α,, espresso in gradi, è l angolo formato dalla superficie del campione e dalla tangente alla goccia d acqua nel punto di contatto

98 PRIMA DEL TRATTAMENTO DOPO IL TRATTAMENTO DOPO TRATTAMENTO E INVECCHIAMENTO α = 2h h 2arctg d ESEMPIO DI VALUTAZIONE DI UN PROTETTIVO Anche questa prova è fondamentale per valutare le variazioni della bagnabilità della superficie dovute ad interventi di pulitura, oppure per valutare l efficacia di prodotti idrorepellenti.

99 PARTE 3 ESEMPIO APPLICATIVO Università degli Studi di Brescia Lezione 5-27/05/2010

100 Università degli Studi di Brescia Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Civile Tesi di Laurea: PROGETTO E REALIZZAZIONE DI PROVE DI INVECCHIAMENTO PER LO STUDIO SPERIMENTALE DI CONSOLIDANTI PER MATERIALI LAPIDEI: IL CASO DEL CIMITERO VANTINIANO DI BRESCIA Relatore: Prof. Laura E. Depero Correlatore: Prof. Arch. Gian Paolo Treccani Laureande: Privacy Anno Accademico 2004/2005

101 INTRODUZIONE La tesi si colloca all interno del progetto di restauro del Cimitero Vantiniano, nell ambito della collaborazione tra l Università e il Comune di Brescia. Il rilievo e la mappatura del degrado del Vantiniano, forniti da un precedente lavoro di tesi, ne rappresentano il punto di partenza INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO INTERVENTO DI PROTEZIONE Questo lavoro costituisce l indagine preliminare all intervento: tramite prove di laboratorio è stato studiato il comportamento di diversi trattamenti consolidanti e protettivi sulla pietra del nucleo antico. Per valutare il comportamento nel tempo del sistema materiale-prodotto sono state progettate e realizzate prove di invecchiamento artificiale.

102 MATERIALE LAPIDEO TERMINE STRATIGRAFICO Encrinite di Rezzato TERMINE COMMERCIALE Pietra di Rezzato Corso Rosso di Botticino Encrinite di Rezzato

103 PIETRA DI REZZATO E stata cavata fino al 1960; Si tratta di un calcare non omogeneo; La disomogeneità è dovuta alla presenza di inclusioni di argilla tra i noduli di calcare. Pietra di Rezzato Botticino

104 IL DEGRADO DEL MATERIALE Degrado di tipo meccanico Ha inizio con l esposizione agli agenti atmosferici: umidità, pioggia, vento e cicli di gelo-disgelo.

105 IL PROBLEMA DELL UMIDITA Infiltrazione dalle fondazioni Condensazione Dispersione delle acque pluviali SEZIONE CINERARIO m

106 CRITERI DI SCELTA DEI TRATTAMENTI Trattamento di consolidamento Trattamento di protezione Prestazioni richieste ai prodotti: Miglioramento delle proprietà meccaniche Idrorepellenza Permeabilità al vapor d acqua Trasparenza Reversibilità Sulla base delle classi di prodotti reperibili in commercio e delle informazioni disponibili in letteratura sono stati scelti: CONSOLIDANTI: PROTETTIVI: Silicato di etile Resine silossaniche Resine acrilsiliconiche A base di silossani

107 TRATTAMENTI Trattamento A SILICATO DI ETILE AL 70% + IDROREPELLENTE SILOSSANICO 2 prodotti applicati in serie Trattamento B SILICATO DI ETILE AL 35% + IDROREPELLENTE SILOSSANICO 2 prodotti applicati in serie Trattamento C SILICATO DI ETILE AL 35% e miscela di ALCHIL-ALCOSSI-SILANISILANI 1 prodotto unico Trattamento D RESINE SILOSSANICHE 1 prodotto unico Trattamento E RESINA ACRILSILICONICA 1 prodotto unico

108 NORMATIVA DI RIFERIMENTO Protocollo UNI-NORMALNORMAL UNI 10921: Materiali lapidei naturali e artificiali. Prodotti idrorepellenti Applicazione su provini e determinazione in laboratorio delle loro caratteristiche UNI 10859: Materiali lapidei naturali e artificiali Determinazione dell assorbimento d acqua per capillarità NORMAL 7/81: Assorbimento d acqua per immersione totale NORMAL 21/85 85: Permeabilità al vapor d acqua NORMAL 29/88 88: Misura dell indice di asciugamento NORMAL 33/89 89: Misura dell angolo di contatto NORMAL 43/93 93: Misure colorimetriche di superfici opache NORMAL 44/93 93: Assorbimento d acqua a bassa pressione

109 FASI DI LAVORO Il Protocollo prevede che si effettuino le prove prima e dopo il trattamento PRIMA DEL TRATTAMENTO DOPO IL TRATTAMENTO DOPO L INVECCHIAMENTO ARTIFICIALE

110 REPERIMENTO DEL MATERIALE e SERIE DI PROVINI (5x5x1)cm (5x5x2)cm 51 Serie relativa relative ad 51 TRATTAMENTI TRATTAMENTO (3x3x3)cm Serie relativa alla durata del TEMPO DI TRATTAMENTO

111 PREPARAZIONE DEI PROVINI Abrasione con carta al carburo di silicio Lavaggio Spazzolatura Immersione in acqua deionizzata per 30 min Asciugamento a temperatura ambiente Identificazione Essiccazione fino a raggiungimento della massa costante

112 MODALITA DI APPLICAZIONE SECONDO NORMATIVA per capillarità: Trattamento A (Idrorepellente) Trattamento B (Idrorepellente) per immersione: SECONDO SCHEDA TECNICA a pennello: Trattamento A (Consolidante) Trattamento B (Consolidante) Trattamento C Trattamento D Trattamento E

113 TEMPO DI TRATTAMENTO e NUMERO DI APPLICAZIONI RAPPORTO DI PROTEZIONE Rp Q Q = 1 2 Q CONDIZIONE Rpn Rp Rp n 1 n RISULTATI: Trattamenti T (h) n applicazioni A 4 - B 2 - C - 2 D - 1 E - 4

114 INVECCHIAMENTO ARTIFICIALE I provini sono posti in camera climatica per 32 giorni Cicli gelo-disgelo ad UR costante T: 80 C C (da -20 C C a +60 C) T [ C] UR: 70% Durata cicli: 8 ore -40 Tempo [h] 96 CICLI TOTALI

115 ACQUA ASSORBITA PER CAPILLARITA (UNI 10859) Si utilizzano contenitori in vetro a chiusura ermetica; I provini sono posti su multistrato imbevuto di acqua deionizzata; 3 provini in ogni contenitore; Si effettuano le pesate agli intervalli di tempo:10 10, 20, 30, 60, 4h, 6h, 24h e successivamente ogni 24 h; La prova si conclude al raggiungimento della condizione; in ogni caso dopo 8 giorni Condizione: ( mi m ) ( m m ) 0 i 1 0 m i m

116 ACQUA ASSORBITA PER CAPILLARITA RISULTATI COMPORTAMENTO MIGLIORE COMPORTAMENTO PEGGIORE Trattamento A Trattamento E Qi (mg/cm 2 ) T (s 1/2 ) Qi (mg/cm 2 ) T (s 1/2 ) Non trattati Trattati Invecchiati Non trattati Trattati Invecchiati

117 ACQUA ASSORBITA PER CAPILLARITA A TEMPI BREVI (UNI 10859) Procedimento analogo prova precedente alla Un unica pesata al tempo ricavato dal diagramma di capillarità, intersecando i tratti rettilinei, iniziale e finale, della curva. T=2 h RISULTATI: Rapporti di protezione Rp Q Q = 1 2 Q2 100 Rp (% ) Qi (mg/cm 2 ) T (s 1/2 ) 89,3 87,4 79,2 80,4 72,5 67,5 68, Non trattati Tratto iniziale Tratto finale Trattati Invecchiati 58,5 56,9 A B C D E 51,3

118 ACQUA ASSORBITA A BASSA PRESSIONE (NORMAL 44/93) 25 Cella di misura: Pipetta graduata Cella cava Guarnizione provino morsetto Il provino viene bloccato cella cava tramite morsetto; alla L acqua affluisce fino allo zero della pipetta; Si blocca l afflusso d acqua e ogni 5 min si effettua la lettura.

119 ACQUA ASSORBITA A BASSA PRESSIONE (NORMAL 44/93) RISULTATI COMPORTAMENTO MIGLIORE COMPORTAMENTO PEGGIORE 0,20 0,16 Trattamento A 0,20 0,16 Trattamento C Qi (ml) 0,12 0,08 Qi (ml) 0,12 0,08 0,04 0,04 0, , T (min) T (min) Non trattati Trattati Invecchiati Non trattati Trattati Invecchiati

120 ACQUA ASSORBITA PER IMMERSIONE TOTALE (NORMAL 7/81) 25 I provini sono posti in un contenitore su rete metallica e completamente immersi in acqua deionizzata; Si effettuano le pesate agli intervalli di tempo:10 10, 30, 60, 4h, 8h, 24h e successivamente ogni 24 h; La prova si conclude quando la quantità d acqua assorbita in due pesate successive è 0,1% della massa rilevata nell ultima pesata; in ogni caso dopo 8 giorni. Capacità di imbibizione: CI M M max 0 = M CI (%) 0,005 0,004 0,003 0,002 Capacità di Imbibizione Non trattati 0,001 Trattati Invecchiati 0,000 A B C D E

121 ACQUA ASSORBITA PER IMMERSIONE TOTALE (NORMAL 7/81) COMPORTAMENTO MIGLIORE Quantità d acqua assorbita: M M M M i 0 % = 100 M 0 COMPORTAMENTO PEGGIORE Trattamento A Trattamento D 0,30 0,30 0,25 0,25 0,20 0,20 Qi (g) 0,15 0,10 Qi (g) 0,15 0,10 0,05 0,05 0, T (s 1/2 ) 0, T (s 1/2 ) Non trattati Trattati Invecchiati Non trattati Trattati Invecchiati

122 RISULTATI: Dopo il trattamento 0,5 Indice di asciugamento Qi (%) 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 ACQUA RILASCIATA PER EVAPORAZIONE (NORMAL 29/88) t f Q i 25 Il campione saturo d acqua viene tamponato, pesato e poi posto su rete metallica in essiccatore; Il sistema viene mantenuto a temperatura costante (T=20 C) C); Si effettuano le pesate successive dopo 15, 30, 1h, 3h, 6h, 10h, 24h e successivamente ogni 24 h fino al raggiungimento della condizione. msat mi 1 Condizione: 0,90 1, 0 msat mi mi msec = 100 m sec 0,05 0,04 Dopo l invecchiamento 0,03 0,3 f ( Qi ) dt t0 IA = 0,2 0,02 Qmax t f 0,1 0,01 0, , T (h) A B C T (h) D E 0,5 0,4 Non trattati Non trattati Trattati Tratt. A Tratt. Invecchiati B Tratt. C Tratt. D Tratt. E

123 Quantità d'acqua rilasciata 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 ACQUA RILASCIATA PER EVAPORAZIONE NON TRATTATI INVECCHIATI TRATTATI A - B - C 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 Quantità d'acqua assorbita (%) Quantità d'acqua rilasciata 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 NON TRATTATI e INVECCHIATI TRATTATI Quantità d acqua rilasciata Quantità d acqua assorbita D - E 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 Quantità d'acqua assorbita (%) Q Q ril = t t f 0 f ( Q ) dt ( m m ) sat sec ass (%) = % msec A ntr A tr A inv B ntr B tr B inv C ntr C tr C inv D ntr D tr D inv E ntr E tr E inv i 100

124 MISURA DELLA PERMEABILITA AL VAPOR D ACQUA (NORMAL 21/85) 25 Cella di misura: Vaschetta Coperchio Guarnizioni Viti e bulloni Si effettua la prima pesata e la cella viene posta in essiccatore le pesate successive vengono effettuate ogni 24 h fino al raggiungimento del regime stazionario Condizione: ( M i M ) i M i

125 MISURA DELLA PERMEABILITA AL VAPOR D ACQUA (NORMAL 21/85) RISULTATI Valori medi di permeabilità per ogni serie di provini: prima del trattamento dopo il trattamento dopo l invecchiamento. Perm a 20 C (g/m 2 *24h) Non trattati Trattati Invecchiati 0 A B C D E I risultati vengono espressi a 20 C Perm p(20 C) = Perm p (20 C) e p (tx) : Pressioni parziali di vapore alle x p rispettive temperature (20 C) ( t ) ( t ) x

126 MISURE DI ANGOLO DI CONTATTO (NORMAL 33/89) 15 α d h Angolo di contatto: BAGNABILITA della superficie angolo formato dalla superficie del campione e dalla tangente alla goccia d acqua nel punto di contatto. 2h h α = 2arctg d Metodologia di prova Il campione viene spolverato e posto su piano orizzontale; Tramite pipetta si depone una goccia di volume di 5 µl sulla superficie; Dopo 15 secondi si acquisisce l immagine e la si elabora tramite software che restituisce il valore α.

127 MISURE DI ANGOLO DI CONTATTO (NORMAL 33/89) RISULTATI BAGNABILITA Si effettua la misura di 15 gocce per ogni provino; Ogni goccia deve essere posta ad una distanza minima di 3 mm dalle altre; Si riportano i risultati come medie per ogni serie omogenea Non trattati Prima del trattamento A B C D E Trattati Invecchiati Dopo il trattamento Dopo l invecchiamento Prima del trattamento a < 90 Dopo il trattamento A e E α < 90 B C D α > 90 Dopo l invecchiamento A B C E α < 90 D α > 90

128 CIE MISURE COLORIMETRICHE (NORMAL 43/93) Spazio colorimetrico tridimensionale L* a* b* L* a* b* Luminosità: Prima coordinata cromatica: [-60;+60] Seconda coordinata cromatica: [-60;+60] Rappresentazione SFERA Attributi del colore: TINTA LUMINOSITA SATURAZIONE Cerchio esterno Asse centrale Raggio orizzontale

129 MISURE COLORIMETRICHE (NORMAL 43/93) SPETTROFOTOMETRO Misura la riflettanza spettrale dell oggetto NON a ciascuna lunghezza TRATTATI TRATTATI d onda, utilizzando sensori multipli INVECCHIATI RISULTATI Luminosità L* Restituisce i valori dello spazio colorimetrico (L* a* b*) Dopo l invecchiamento il trattamento L* diminuisce Tendenza a scurirsi

130 MISURE COLORIMETRICHE (NORMAL 43/93) PRIMA DEL TRATTAMENTO DOPO IL TRATTAMENTO RISULTATI Parametri di tinta a* e b* DOPO L INVECCHIAMENTO Dopo l invecchiamento Per A B C E b* aumenta Per D b* diminuisce Tendenza ad ingiallire Nessuna tendenza ad ingiallire