Diagnostica per il restauro

Transcript

1 Corso di Laurea in Restauro Architettonico Anno accademico Diagnostica per il restauro Indagini utili per la individuazione dei fenomeni di degrado legati alla presenza di umidità

2 dagini possibili per determinare cause e meccanismi di grado eterminazione dei enomeni di degrado in cui ntra in gioco L UMIDITÀ ell ambiente: isure termo- igrometriche ella temperatura e dell umidità mbientale (assoluta, relativa, specifica, unto di rugiada,...) isure sull inquinamento tmosferico 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 p 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 propensione di un materiale ad essere attraversato dal vap Diffrattometria X (per determinare tipo di sali), Conduttometria (per determinare il contenuto global di sali solubili) Colorimetria (per la determinazione quantitativa dei s solubili) Misura del grado di solfatazione superficial...

3 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.

4 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.

5 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...

6 isurazione dell assorbimento per immersione totale del campion uesta misura può essere attuata mediante prove di laboratorio di tipo untuale, non distruttivo per il campione in esame. a prova prevede la misurazione nel tempo dell assorbimento d acqua ino a saturazione (non vengono più registrate variazioni) di un campione merso totalmente in acqua deionizzata a pressione ambientale. sse consentono di: ) 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. ) 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.

7 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.

8 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. a porosimetria consente di misurare la porosità di un materiale intesa come rapporto tra volume dei pori aperti e volume apparente del campione.

9 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

10 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.

11 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.

12 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.

13 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.

14 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.

15 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