“IL LABORATORIO DEI BENI CULTURALI” Programma Nazionale MIUR “SCUOLE APERTE” Istituto Statale “Filippo Juvara” “IL LABORATORIO DEI BENI CULTURALI” S. La Delfa, L. Nucifora, P. Costanzo, S. Aresco, A. Cannamela, M. Canonico, F. Caruso, A. Corso, R. Corso, A. Falletta, A. Giansiracusa, F. Gigante, M. Lanzafame, G. La Pira, V. Mancarella, M. Mangiafico, H. Nazih, C. Petitto, C. Pugliara, M. Raineri, C. Scala, G. Trupia, M. Verrascina SOMMARIO: I campi della valorizzazione e caratterizzazione dei Beni Culturali ed Ambientali rappresentano nuove ed emergenti possibilità lavorative per i diplomati degli istituti tecnici per Geometri. Infatti, negli ultimi anni è emersa da parte dei responsabili delle imprese del settore del restauro la richiesta di addetti geometri che posseggano competenze adeguate e, in particolare, conoscenze nel campo delle analisi diagnostiche e della caratterizzazione dei materiali. Si è mosso proprio in questa ottica il corso “Il laboratorio dei Beni Culturali” (elaborato dall’istituto Filippo Juvara di Siracusa all’interno del progetto “Scuole aperte” del MIUR per l’anno scolastico 2008-2009) che ha avuto la finalità di aggiungere al percorso formativo professionale del geometra un modulo didattico di carattere pratico-laboratoriale tale da permettere l’acquisizione di competenze utili per il settore dei Beni Artistici e Monumentali. Il corso ha avuto una durata di 37 ore con incontri a cadenza settimanale. In ciascun incontro il tema è stato affrontato dal punto di vista teorico ma, soprattutto, pratico con esperienze nei laboratori di chimica e dei materiali e con visite guidate e simulazioni di attività nei cantieri di restauro. Durante il progetto tre tipi di pietre ((Pietra Arenaria di Caltanissetta, pietra di Modica e pietra di Ragusa) sono state caratterizzate in termini di quantità di acqua assorbita sia attraverso immersione totale che per capillarità, determinazione della resisitenza alla cristallizzazione dei sali, determinazione dell’efficacia di un protettivo idrofobico (silossano). Inoltre, alcuni campioni di intonaci provenienti dagli edifici storici di Ortigia (Siracusa) sono stati analizzati per determinare attraverso misure di conducibilità la quantità di sali solubili presenti, per determinare la quantità di carbonato di calcio usato nell’intonaco come legante e la quantità di ossido di silicio proveniente dalla sabbia aggiunta come inerte (aggregato). Altre misure sono state eseguite per la determinazione dei parametri ambientali, come per esempio, l’umidità relativa e la temperatura attraverso l’utilizzo di strumenti quali i termoigrometri e i termoigrografi. Tutti I risultati ottenuti sono stati in accordo con i dati riportati in letteratura.  PROVA DI ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITÀ (NORMAL - 11/85) Attraverso questa esperienza è stata determinata la quantità d’acqua assorbita per unità di superficie in funzione del tempo, espressa in g/cm2, a pressione e temperatura ambiente, da un campione avente la superficie di base in contatto con acqua deionizzata. Tre campioni di pietra (pietra arenaria di Caltanissetta, pietra di Modica e pietra di Ragusa) a forma cubica (le cui dimensioni sono state determinate mediante calibro) sono stati essiccati in stufa fino a raggiungere la massa costante. I campioni sono stati immersi in acqua distillata per circa 2 mm dalla base del provino. Ad intervalli di tempo i campioni sono stati estratti dalla vasca, sono stati tamponati con un panno umido sulla sola superficie a contatto con l’acqua e pesati. Dopo ogni pesata, i campioni sono stati nuovamente posti nella vasca e la prova è stata continuata fino a quando non si è osservata variazione della quantità d’acqua assorbita tra due pesate successive. Superficie T=0 T=5 min T=10 min T=15 min T=20 min PIETRA ARENARIA 25,78 cm2 100, 31 104,63 105,94 106,93 107,67 M20min= (104,63-100,31)/25,78 = 0,29 g/cm2 PIETRA MODICA 16,77 cm2 147,55 147,68 147,70 147,73 M20min= (147,68-147,55)/16,77 = 0,001073 g/cm2 PIETRA RAGUSA 21,65 cm2 102,40 102,62 102,65 102,67 102,70 M20min= (102,62-102,40)/21,65 = 0,01356 g/cm2  PROVA DI ASSORBIMENTO D’ACQUA PER IMMERSIONE TOTALE E CALCOLO DELLA CAPACITÀDI IMBIBIZIONE (NORMAL –7/81) Attraverso questa esperienza è stata determinata: 1) la quantità di acqua assorbita dal materiale per immersione totale in acqua deionizzata a pressione e temperatura ambiente, espressa come percento rispetto alla massa secca del campione; 2) la capacità di imbibizione ovvero la quantità massima di acqua assorbita dal materiale. Tre campioni di pietra (pietra arenaria di Caltanissetta, pietra di Modica e pietra di Ragusa) a forma cubica (le cui dimensioni sono state determinate mediante calibro) sono stati essiccati in stufa fino a raggiungere la massa costante. I campioni sono stati mmersi in acqua distillata in modo che i provini siano stati completamente immersi e ricoperti d’acqua per 2 cm. Ad intervalli di tempo i campioni sono stati estratti dalla vasca, sono stati tamponati con un panno umido sulla sola superficie a contatto con l’acqua e pesati. Dopo ogni pesata, i campioni sono stati nuovamente posti nella vasca e la prova è stata continuata fino a quando non si è osservata variazione della quantità d’acqua assorbita tra due pesate successive. Superficie T=0 T=5 min T=10 min T=15 min T=20 min PIETRA ARENARIA 25,78 cm2 89,61 95,32 96,26 97,76 96,65 ∆M5min/M0% = (95,32-89,61)*100/89,61 = 6,37% ∆M10min/M0% = (96,26-89,61)*100/89,61 = 7,42% ∆M15min/M0% = (96,76-89,61)*100/89,61 = 7,97% ∆M20min/M0% = (96,65-89,61)*100/89,61 = 7,86% CI= (96,65-89,61)*100/89,61 = 7,86% PIETRA MODICA 16,77 cm2 143,50 143,75 143,82 143,89 143,91 ∆M5min/M0% = (143,75-143,50)*100/143,50 = 0,17% ∆M10min/M0% = (143,82-143,50)*100/143,50 = 0,22% ∆M15min/M0% = (143,89-143,50)*100/143,50 = 0,27% ∆M20min/M0% = (143,91-143,50)*100/143,50 = 0,29% CI= (143,91-143,50)*100/143,50 = 0,29% PIETRA RAGUSA 21,65 cm2 90,74 90,95 91,04 91,11 91,17 ∆M5min/M0% = (90,95-90,74)*100/90,74 = 0,23% ∆M10min/M0% = (91,04-90,74)*100/90,74 = 0,33% ∆M15min/M0% = (91,11-90,74)*100/90,74 = 0,41% ∆M20min/M0% = (91,17-90,74)*100/90,74 = 0,47% CI= (91,17-90,74)*100/90,74 = 0,47%  DETERMINAZIONE DELLA RESISTENZA ALLA CRISTALLIZZAZIONE DEI SALI -UNI EN 12370 In questo caso si è voluto verificare il danno causato dalla cristallizzazione di sali all’interno della porosità aperta dei materiali lapidei. I tre provini (pietra arenaria, pietra di Modica e pietra di Ragusa), dopo essiccazione fino a massa costante, sono stati immersi in una soluzione di solfato di sodio, essiccati in stufa per 12h alla temperatura di 105±5° e poi lasciati raffreddare fino a temperatura ambiente. Questo ciclo è stato ripetuto per 10 volte in quanto si è osservata la rottura della pietra arenaria come da foto.  CAPACITA’ DI IMBIBIZIONE DOPO TRATTAMENTO CON PROTETTIVO IDROFOBIZZANTE (SILOSSANO) L’obiettivo di questa esperienza è stato di determinare l’efficacia di un protettivo idrofobizzante (silossano) utilizzato per un campione di pietra di Ragusa. Si determina la porosità del campione tramite imbibizione per immersione, ponendo il campione dentro acqua distillata. Dopo 10 minuti il campione è stato estratto, asciugato con carta filtro e pesato. L’operazione è stata ripetuta finché il peso è diventato costante. Determinata la porosità del campione prima del trattamento, si è sperimentata l’efficacia del protettivo a base di silossano imbibendo il campione con una pipetta e lasciando stagionare per una settimana il campione con silossano. Dopo una settimana il campione è stato posto in stufa per 15 minuti e pesato. Si è ripetuta l’imbibizione per immersione, determinando la porosità del campione dopo trattamento. La variazione di porosità è stata calcolata tramite l’espressione: Variazione porosità = porosità immersione – porosità silossano = 1,28-0.81= 0,47% VOLUME T=0 T=5 min T=10 min T=15 min T=20 min PIETRA RAGUSA Prima del trattamento 33,68 cm3 90,74 90,95 91,04 91,11 91,17 Determinazione del peso di acqua nel campione: PH2O = Pfinale – Piniziale= 91,17 gr-90.74 gr=0,43gr Determinazione del volume di acqua: VH2O = PH2O / ρ H2O (1 g/ml) = 0,43 gr/1g/ml=0,4 Determinazione della porosità: Porosità = VH2O/ Vcampione x 100 = 0,43 ml/33,68cm3*100= 1,28% Dopo del trattamento 94,08 94,22 94,24 Determinazione del peso di acqua nel campione: PH2O = Pfinale – Piniziale= 94,24 gr-94,08gr=0,16gr Determinazione del volume di acqua: VH2O = PH2O / ρ H2O (1 g/ml) = 0,16 gr/1g/ml=0,16 ml Determinazione della porosità:Porosità = VH2O/ Vcampione x 100 = 0,16 ml/33,68cm3*100= 0,81%  DETERMINAZIONE DELLA QUANTITÀ DI SALI SOLUBILI ATTRAVERSO MISURE DI CONDUCIBILITÀ -RACCOMANDAZIONE NORMAL 13/83 Utilizzando la Raccomandazione Normal 3/80 è stato prelevato un campione di intonaco dal Duomo di Siracusa. Il campione è stato macinato finemente utilizzando un mortaio d’agata e poi posto in stufa ad una temperatura di 105 °C. 0.25 grammi di campione macinato sono stati posti in un matraccio da 250 ml che è stato portato a volume con acqua distillata. Il matraccio è stato agitato ripetutamente e poi lasciato a sedimentare. Successivamente con un conduttimetro di cui era stata determinata la costante di cella, si misura la la conducibilità dell’acqua distillata da sola e poi la conducibilità della soluzione del campione. Il valore di conducibilità derivante dai Sali solubili presenti è stato calcolato mediante: Conducibilità (S.cm-1) = (a-b) x V/ P= (conducibilità misurata del campione - conducibilità misurata dell’acqua distillata) * volume di soluzione del campione / massa del campione = (100,9 S/cm – 8,1 S/cm )*250 ml/250mg = 92,8 S/cm  DETERMINAZIONE QUANTITÀ DI CARBONATO DI CALCIO (LEGANTE O CARICA) Utilizzando una buretta, 25 cc di HCl 1 N sono stati aggiunti ad un grammo di campione di intonaco prelevato dal Duomo di Siracusa. Si è scaldato a piccola fiamma per qualche minuto, senza giungere ad ebollizione, sino a completa dissoluzione del CaCO3. Si è filtrato la soluzione in un becker e si è controtitolato con NaOH 1N, usando come indicatore rosso di metile (viraggio da rosso a giallo). La percentuale di CaCO3 è stata ottenuta come: CaCO3% = (25 cc HCl– VNaOH aggiunto in cc) x 5= (25 cc-6,4 cc)*5= 93%  DETERMINAZIONE QUANTITÀ DI SILICE (SILICATI SOLUBILI IN HCl + SABBIA + SILICATI INSOLUBILI) Ad un grammo di residuo secco del campione di intonaco proveniente dal Duomo di Siracusa posto in un becker sono stati aggiunti 10 cc di HCl 1 N e 10-20 cc di acqua D.I. Si è riscaldato a bagnomaria sino a secchezza e poi in stufa a 110 C per circa 2 ore. Si è inumidito il residuo con HCl 1N e si è lasciato riposare a freddo. Si è aggiunto qualche ml di acqua distillata calda e si è filtrato; Il residuo sul filtro è stato lasciato seccare in stufa e poi trasferiti in un crogiolo di porcellana di peso noto e calcinati Si è pesato e, sottraendo il peso del crogiolo, si è calcolato il contenuto % in silice + sabbia  DETERMINAZIONE SOLFATI E CLORURI Ad una aliquota del filtrato dell’esperienza per la determinazione della sabbia sono stati aggiunti 2 gocce di HCl diluito (2N) e 2 gocce di una soluzione al 10% di BaCl2. La formazione di un precipitato bianco di solfato di bario, insolubile in acido nitrico diluito (2N) ha indicato la presenza di solfati nel nostro campione di intonaco. Una seconda aliquota del filtrato è stata, invece, trattata con 2 gocce di HNO3 diluito (2N) e 2 gocce di una soluzione 0.1 di AgNO3. La formazione di un precipitato bianco gelatinoso di AgCl (solubile in ammoniaca), ha indicato la presenza di cloruri nel campione in esame  DETERMINAZIONE PARAMETRI AMBIENTALI Utilizzando due termoigrografi sono stati misurati per una settimana la temperatura e l’umidità dell’aria in due punti diversi dell’androne dell’Istituto. I valori registrati su carta diagrammata hanno evidenziato significative variazioni di temperatura e di umidità relativa dell’aria nei momenti corrispondenti al maggiore afflusso di persone nell’androne (per esempio nelle ore della ricreazione. Altre misure sono state eseguite mediante termoigrometro portatile. Realizzazione Grafica: Prof. Salvo La Delfa