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(FIORANI) CAPITOLO 6 TECNOLOGIE PER LA CONSERVAZIONI DELLE SUPERFICI MATERICHE SUPERFICI DELL’ARCHITETTURA E DIAGNOSTICA

CONCETTO DI DEGRADO Le superfici architettoniche sono il luogo dove si manifestano principalmente i fenomeni di degrado, esse costituiscono perciò una fondamentale fonte di informazioni. È fondamentale per questo motivo distinguere, i fenomeni naturali di invecchiamento, che possono essere rallentati ma non eliminati del tutto; da quei fenomeni patologici, che in relazione alla loto pericolosità (ancora in atto o meno) possano essere riparati e prevenuti. Anche nel lessico Normal (lessico UNI 11182:2006, già NORMAL 1/88) vengono distinti i fenomeni di: Degradazione “modificazione di un materiale che comporta un peggioramento” Alterazione “modificazione di un materiale che non implica necessariamente un peggioramento delle sue caratteristiche sotto il profilo conservativo”. questa distinzione dovrebbe aiutare a capire quando sia necessario intervenire o meno. L’analisi del degrado parte dall’ INDIVIDUAZIONE DEGLI EFFETTI sui diversi materiali, per poi risalire alle CAUSE. Bisogna verificare la periodicità di alcuni fenomeni e l’evoluzione del degrado. Si parte da una scala microscopica fino ad arrivare ad una scala complessiva. Dopo aver rilevato le varie forme di alterazione e la sua distribuzione si può risalire ai meccanismi e alle cause di degrado. Le cause possono essere dia intrinseche (caratteristiche geologiche del sito, errori di progettazione o esecuzione ecc..) che estrinseche (non dovute al manufatto ma dovute l’ambiente o all’azione dell’uomo). I fenomeni di degrado seppur definiti tramite una suddivisione si presentano molto spesso come fenomeni che agiscono in maniera combinata. Degrado di tipo meccanico è strettamente correlato alle caratteristiche dei materiali, consideriamo le sollecitazioni che interessano direttamente la superficie. Il degrado può essere causato sia dalla modalità di lavorazione, che dalla concentrazione di tensioni sugli elementi più rigidi di una muratura disomogenea (muratura a sacco serie di microlesioni dovute a sollecitazione a compressione (lesioni da schiacciamento)). La concentrzione di tensione si verifica anche su superfici non regolari. I tensionamenti possono essere causati anche da corrosione dei metalli, che aumentano il loro volume; oppure azioni antropiche come le vibrazioni da traffico. I materiali vengono sollecitati a trazione anche da cambiamenti climatici. Esse inducono dilatazioni differenziali nei materili. Anche i cicli termici di gelo e disgelo con la cristalizzazione salina inducono sollecitazioni meccaniche e danneggiano i materiali. Molto importante in questo caso è la porosità del materiale: se esso presenta molti pori grandi e pochi pori piccoli allora si diche che non è un materiale gelivo, i cristalli di ghiaccio si possono creare senza causare danni. ( questo perché il cristallo si mette nel foro grande e assorbe e cresce prendendo l’acqua da quelli piccoli, ma se non ce ne sono non può crescere e quindi nessun problema) materiale del genere è il travertino. Contrariamente quelli con molti fori piccoli e pochi grandi sono soggetti a rottura (es. Laterizio). il ripetersi dei cicli di gelo e disgelo aggrava i processi di rottura determinando fenomeni di esfoliazione e scagliatura nei materiali che presentano stratificazioni. La cristallizzazione dei Sali solubili dispersi e veicolati dall’umidità nelle murature produce fenomeni simili: anche i cristalli si sale formatisi con l’evaporazione dell’acqua si formano nei fori grandi. In questo caso il clima è fondamentale. Se l’evaporazione è lenta si formano efflorescenze, sgradevoli alla vista ma non dannose per i materali. In caso invece di evaporazione rapida, con climi calde e ventilate i Sali si formano sotto la superficie e crea pericolose subflorescenze che sono pericolose. Esse infatti sono in grado di creare delle vere

e proprie cavità in materiali teneri e porosi (tufi arenarie ecc). la cristallizzazione ha conseguenze sia fisiche che chimiche L’attacco da acidi invece è un degrado di tipo chimico. Gli acidi si formano dalla combinazione di acqua con altri sostanze ad esempio : l’acido carbonico o l’acido solforico. l’attacco di questi acidi su materiali calcare favorisce l’insorgere di fenomeni come : dissoluzione e solfatazione. la reazione con il carbonato di calcio è molto pericoloso perché crea erosioni in alcuni punti e concrezioni calcaree in altri. I processi di attacchi acidi non avviene solo tramite pioggia ma anche attraverso la condensazione superficiale, quando l’acqua evapora lascia sulla superficie gli elementi inquinanti con i prodotti delle reazioni acide. Il ripetersi del fenomeno in zone che non presentano il dilavamento, determina la formazione di croste nere, esse sono caratterizzate da materiale duro e fragile che tende a staccarsi dal materiale sottostante solitamente deteriorato. I meccanismi di degrado biologico comprendono sia la crescita di vegetazione sia lo sviluppo di microrganismi che attaccano le superfici lapidee, alcuni di essi sono riconoscibili per incrostazioni colorate con forme vagamente circolari (licheni) o verdi brune (alghe muffe). Si manifesta in ambienti poco inquinati con clima caldo umido. L’accumulo di Guano, determina un attacco chimico ai materiali e favorisce l’insorgere di altri fenomeni di degrado. L’attacco biologico interessa soprattutto il legno, attaccato da insetti xilofaghi, funghi e batteri.

IL DEGRADO SU I DIVERSI MATERIALI Per le diverse manifestazioni di degrado bisogna distinguere i materiali rigidi e porosi, (naturali e artificiali) e materiali tra cui anche legno e metalli. Materiali LAPIDEI NATURALI posso essere a loro volto suddivisi in: Rocce a matrice calcare: calcari e marmi Rocce a matrice silicatica: tufi e graniti Rocce a matrice mista: arenarie marmi Su di esse si possono verificare meccanismi di dissoluzione, solfatazione oppure lascivazione e di caolinizzazione (già descritti prima). MATERIALI CERAMICI in particolare i laterizi, sono soggetti a fenomeni di efflorescenza. In caso di subefflorescenze, il materiale può presentare: erosione, polverizzazione, esfoliazione, scagliatura. È da ricordare che questi fenomeni possono essere causati da fenomeni di gelività. TERRA CRUDA, soggetto all’azione della pioggia, che causa danni meccanici alle superfici. Ciò aumenta l’infiltrazione disgregando la muratura. MALTE E INTONACI, fortemente influenzate dall’umidità, dall’infiltrazione superficiale o dalla risalita capillare. Bisogna fare una distinzione tra i materiali:

 

Silicatici: malte di calce idraulica Carbonatici: malte di calce aerea

Per cui i componenti possono essere attaccati da fenomeni di dissoluzione e solfatazione, che determinano erosioni superficiali oppure degradazioni differenziali (erosioni delle malte e messe a nudo degli inerti).

Le efflorescenze saline possono determinare, disgregazione e distacchi tra i vari strati di intonaco. COLORITURE: può essere dovuto a problemi d’incompatibilità della finitura con il supporto, o alle caratteristiche stesse del tipo di coloritura. VETRO: si degrada per devetrificazione, esso tende ad allontanarsi dalla struttura amorfa e riassumere una struttura cristallina, assumendo una tonalità più verde e dalla sua opacizzazione. METALLI: oltre alla deformazione per scorrimento viscoso, causate dal carico strutturale, essi denunciano i fenomeni di corrosione, che possono essere di due tipi: 



Corrosione secca, causata dalla reazione tra ossigeno e ferro, che può dar luogo ad ematite (ossido rosso) o a magnetite (ossido nero). L’ossido rosso è molto poroso ma non è protettivo, quello nero è molto compatto e protegge il materiale sottostante. Corrosione umida, essa provoca danni più gravi, attacca il materiale sia in superficie che in profondità, fino alla perdita completa dell’elemento metallico.

LEGNO: è distinto in biotico (attacco di insetti, batteri, funghi o altri organismi), oppure abiotico (cause meccaniche, chimiche e fisiche). Principalmente presenta problemi legati alla sua tendenza ad assorbire acqua. Da questo scaturiscono aumenti o contrazioni di volume con conseguenti di deformazione. Esso in ambiente secco tende a ritirarsi e a presentare fessurazioni, in ambienti umidi è più soggetto ad attacchi biologici.

DEFINIZIONI DEL LESSICO UNI III82:2006 Esso viene diviso in tre categorie dal libro per meglio descrivere i fenomeni.

FENOMENI CARATTERIZZATI DA SOTTRAZIONE DI MATERIA ALVEOLIZZAZIONE: “formazioni di cavità dette alveoli, di forma e dimensioni variabili, spesso interconnesse e con distribuzione uniforme.” si manifesta in materiali lapidei teneri e porosi (tufi, arenarie) per effetto di subefflorescenze, con clima secco e ventoso. DISGREGAZIONE: “decoesione con caduta di materiale sotto forma di polvere, o minutissimi frammenti; talvolta viene utilizzato il termine “polverizzazione”. DISTACCO: nelle malte “è una soluzione di continuità tra strati di un intonaco, sia tra loro che rispetto al substrato, che prelude, in genere alla caduta degli strati”. EROSIONE: “asportazione di materiale della superficie che nella maggior parte dei casi si presenta compatta”. Può verificarsi su tutti i materiali lapidei e sui metalli, per effetto di corrosione. ESFOLIAZIONE: “formazione di una o più porzioni di laminari, di spessore molto ridotto e subparallele tra loro, dette sfoglie”. Si presenta su materiali lapidei in genere, sui rivestimenti e sugli strati pittorici. LACUNA: “perdita di continuità delle superfici”. Ci si rifà al concetto di lacuna di Brandi, “interruzione del tessuto figurativo.

MANCANZA: “perdita di elementi tridimensionali”. La profonda distinzione tra perdita e mancanza viene ricondotta nel documento UNI alla semplice qualificazione di bidimensionale o tridimensionale del danno. PITTING: “formazione di fori ciechi, numerosi e ravvicinati”. I fori hanno forma tendenzialmente emisferica, il fenomeno può essere causato dall’effetto di un attacco biologico. SCAGLIATURA: “presenza di parti irregolari, spessore consistente e non uniforme, dette scaglie, generalmente in corrispondenza de continuità del materiale originario”. Interessa i materiali lapidei di origine sedimentaria. Simile all’esfoliazione ma differisce per la dimensione delle scaglie.

FENOMENI CON ADDIZOINE DI MATERIA COLATURA: “traccia ad andamento verticale, se ne riscontrano molte ad andamento parallelo”. Questa definizione appare vaga e confondibile, con altri fenomeni quali le macchie per dilavamento o le concrezioni per sublimazione di carbonati. COLONIZZAZIONE BIOLOGICA: “presenza riscontrabile macroscopicamente di micro o macrorganismi”. Comprende tutti i fenomeni di origine biologica compresa la presenza di vegetazione infestante, anche se appare come fenomeno distaccato. CROSTA: “modificazione dello stato superficiale del materiale lapideo. Di spessore variabile, generalmente dura, la crosta è distinguibile dalle parti sottostanti per le caratteristiche morfologiche e colore. Può staccarsi spontaneamente dal substrato che in genere si presenta disgregato o polverulento”. Esso è un degrado di natura chimica . DEPOSITO SUPERFICIALE: “accumulo di materiali estranei di varia natura, quali polvere, terriccio, o guano.” EFFLORESCENZA: “formazione superficiale di aspetto cristallino o polverulento o filamentoso, generalemnte di colore biancastro”. Il fenomeno può interessare i materiali lapidei e il legno. Essa è dovuta alla cristalizzazione dei Sali sciolti dall’acqua all’interno delle strutture. GRAFFITO VANDALICO INCROSTAZIONE: “deposito stratiforme compatto e generalmente aderente al substrato. Si definisce “concrezione” quando il deposito è sviluppato preferenzialmente in una sola direzione non coincidente con la superficie lapidea e assume una forma stalattitica o stalagmitica”. Si forma su materiali carbonatici solubilizzati (dunque è sempre se stesso che si modifica non è altra materia che si aggiunge). MACCHIA: “variazione cromatica localizzata delle superfici, correlata sia alla presenza di determinati componenti naturali dei materiali, sia su quelli estranei.

PATINA BIOLOGICA: “ strato sottile ed omogeneo, costituito prevalentemente da microorganismi, variabili per consistenza, colore adesione al substrato. PELLICOLA: strato superficiale trasparente o semitrasparente di sostanza coerente tra se ma estranea al materiale. PRESENZA DI VEGETAZIONE: “presenza di individui erbacei arbusti ed arborei”.

FENOMENO SENZA SOTTRAZIONE O APPORTO DI MATERIA ALTERAZIONE CROMATICA: “variazione naturale a carico dei componenti del materiale che costituisce i paramenti del colore. È generalmente esteso a tutto il materiale interessato”. Può essere causate da fenomeni chimici fisici o biologici. DEFORMAZIONE: “variazione della sagoma o della forma che interessa l’intero spessore del materiale.” DEGRADAZIONE DIFFERENZIALE: “perdita di materiale dalla superficie che evidenzia l’eterogeneità della tessitura e della struttura.” FRATTURAZIONE O FESSURAZIONE FRONTE DI RISALITA: “limite di migrazione dell’acqua che si manifesta con la formazione di efflorescenze e\o perdita di materiale. È generalmente accompagnato da variazione della saturazione del colore sottostante”. RIGONFIAMENTO: “sollevamento superficiale localizzato del materiale di forma e consistenza variabile” LA NORMA UNI III30:2004 DEFINISCE IL DEGRADO DEL LEGNO BIOTICO: 

ATTACCO ENTOMATICO: causa di instetti xilofagi e larve che scavano gallerie all’interno del legno.



CARIE: degradamento causato da funghi che provocano progressiva perdita di massa, di resistenza meccanica, di durezza e anche variazione di colore o aspetto.



ATTACCO ORGANISMI MARINI



ATTACCO BATTERICO: si osserva in legni conservati a lungo in condizioni di alta umidità

ABIOTICO 

ATTACCO FOTOLITICO: esposizione alle radiazioni solari e ultraviolette



ATTACCO CHIMICO: acidi, basi, agenti ossidanti



IDROLISI: degradamento causato dal contatto con soluzioni acquose, acide o basiche



PIETRIFICAZIONE: “sostituzione della sostanza organica del legno con una inorganica per deposizioni di sostanze minerali”.



TORREFAZIONE: degradamento termico



CARBONIZZAZIONE: in carenza di ossigeno, porta il legno a diventare carbone, attraverso ossidoriduzione.



COMBUSTIONE: può essere lenta(pirolisi) o veloce (combusitione)

INTERVENTI SULLE SUPERFICI LA PROGETTAZIONE DELL’INTERVENTO SULLE SUPERFICI Il progettista si deve in un primo momento approcciare all’individuazione dei degradi e successivamente alla sua rimozione, per ristabilire continuità e coesione della superficie materica. Svolge ovviamente una parte importante il materiale, la tecnica e la procedura di intervento che vengono scelte e che devono essere più idonee. Il processo di conservazione delle superfici architettoniche si articola in 4 categorie d’intervento: 

Preconsolidamento



Pulitura



Consolidamento



Protezione

Non sempre questi quattro trattamenti sono tutti necessari, e il principio di minimo intervento aiuta nella scelta più corretta ed efficace. Il progetto di consolidamento porta inevitabilmente ad una mutazione ed è proprio tale consapevolezza che deve generare nel progettista una particolare cautela. I criteri di selezione per i vari interventi possono essere molto chiari, come il punto di pulitura desiderato, il momento giusto in cui interrompere un’immissione di consolidamento al di sotto dell’intonaco; dunque si vanno a preferire tecniche lente, anche se risultano indubbiamente più costose e dispendiose in termine temporali. Tutto ciò in accordo con il materiale architettonico. PRECONSOLIDAMENTO Quando la superficie materica presenta un cattivo stato di conservazione, le operazioni di pulitura, possono richiedere un consolidamento parziale preventivo, così da evitare perdite di materiale. Nei materiali che presentano fenomeni di decoesione, come: polverizzazione o

esfoliazioni, la pulitura diretta potrebbe determinare ulteriori danni meccanici, viene pertanto richiesto un preconsolidamento. Quando esso viene pianificato, bisogna tenere in conto che non deve ostacolare le successive fasi di intervento, e molto spesso i materiali per consolidare sono anche idrorepellenti, questo impedirebbe la fase di pulitura successiva. Per una buona stesura dei materiali consolidanti molto spesso si possono utilizzare le caratteristiche della superficie deteriorata nel tempo. Le fratture di recente natura consentono infatti al preparato di entrare all’interno del materiale. Uno dei prodotti oggi più usati, per questo tipo di applicazione è il silicato di etile, essa nasce per applicazione su materiali argillosi, ma è frequente oggi la sua applicazione anche su elementi calcarei, dove si verifica comunque un effetto consolidante, più debole ma ugualmente in grado di rispondere alle esigenze di preconsolidamento. Il silicato di etile può essere applicato a pennello o iniettato in siringhe, il trattamento va ripetuto dopo 15-20 giorni, garantendo l’assorbimento agli strati più interni. Alcune volte può capitare che si formi uno strato resistente di silice resistente alla pulitura; questa formazione non può essere rimossa con soluzioni chimiche ma richiede l’ausilio di una lieve microsabbiatura. Gli interventi alternativi appartengono alla famiglia dei siliconici che sono però caratterizzati da uno spiccato effetto idrorepellente, proprio per questa loro caratteristiche è inadatto al preconsolidamento. Poi ci sono i siliani che associa ad un’azione consolidante anche una minima azione idrorepellente, può in alcuni casi costituire una possibile alternativa.

PULITURA La pulitura e le tematiche ad esse legate, sono divenute un tema centrale nel restauro delle superfici. Le attuali tecnologie consentono una scala di azione al centimetro, con l’uso di tecniche distinte da punto a punto, in funzione del tipo di materiale e dello stato di conservazione. Infatti, un buon restauro deve garantire operazioni di pulitura graduabili e controllabili, selettive, delicate, prive di residui e con costi contenuti. Molto spesso nelle architetture definite “minori”, prevale un concetto di pulitura inteso come levigatura e asportazione superficiale di sporco, facilmente ottenibili con metodi invasivi e rapidi. Tuttavia ad oggi è possibile coniugare un buon risultato con un costo ragionevole. Per le architetture storiche “minori” occorrerà, in particolare, ricercare soluzioni tecniche, che per la loro natura presentano un ampio raggio di azioni che non richiede particolare manualità degli operatori ( idrosabbiatura con uso di abrasivi di nuova generazione-; spugna poliuretanica materiali organici;- pulitura ad acqua; impacchi) . in generale le puliture sono di tipo: 

Meccanico

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Acqua

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Chimico

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Ultrasuoni



Laser

PULITURA MECCANICA Essa è realizzabile tramite strumenti differenti, prevede sempre l’esercizio di un’azione abrasiva. Le tecniche più diffuse sono la : microsabbiatura, minisabbiatura e idrosabbiatura. MICROSABBIATURA prevede l’impiego dell’area come mezzo di trasporto delle particelle abrasive e permette di combinare una vasta gamma di parametri che possono andare da molto delicati a fortemente invasivi. Questo varia a seconda della durezza dell’abrasivo scelto. Molto aggressivo, come l’alluminio o il vetro, sotto forma di microsfere. Lievemente incisivo, come i materiali organici che differiscono nella grana.

PULITURA AD ACQUA Una prima famiglia ad acqua comprende la: nebulizzazione e atomizzazione. (si differenziano per le dimensioni delle gocce utilizzate nel getto) questi procedimenti nebulizzano il liquido e tramite macchinari dotati di numerose cannule facilmente orientabili, esse si orientano verso il manufatto ind...