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
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
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
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
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
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
Preparazione miscela geopolimerica + = polvere di metacaolino soluzione alcalina sospensione geopolimerica 7
8 Preparazione malte: grassello + metacaolino
TGA - PESO % DTA (μv) TGA - PESO % DTA (μv) 105 GRASSELLO 7GG 25 105 Grassello+BS6 1:1 7GG 25 100 95 90 85 80 75 70 Eso Endo 15 5-5 -15-25 -35 100 95 90 85 80 Eso Endo 20 15 10 5 0-5 -10 65-45 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Temperatura ( C) 75-15 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Temperatura ( C) Valutazione reattività metacaolino mediante analisi DTA-TGA 9
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 Ricollocazione mosaici situazione attuale
Contatti Dr. Michele Macchiarola (malte), CNR-ISTEC Tel. 0546 699773 michele.macchiarola@istec.cnr.it Dr.ssa Sabrina Gualtieri (geopolimeri), CNR-ISTEC Tel. 0546 699772 sabrina.gualtieri@istec.cnr.it www.certimac.it 12