TRA RICERCA E INNOVAZIONE: SVILUPPO E VERIFICA DI NUOVI PRODOTTI PER IL RESTAURO E LA CONSERVAZIONE DI MANUFATTI LAPIDEI Donato Colangiuli Nadia Bianco

DALLA RICERCA AL PRODOTTO Possibile Soluzione Richieste dirette Necessità specifiche Problematiche note Prodotto Finito Prodotto Sperimentale Applicazione in laboratorio Superamento Test Applicazione in situ

ALTERAZIONE DELLE ROCCE Casi concreti Formulazione di nuove malte da restauro I nanomateriali e i manufatti lapidei dei beni culturali Biossido di Silicio Biossido di Titanio

FORMULAZIONE DI NUOVE MALTE DA RESTAURO per applicazione su pietre tenere e porose dell’edilizia storica

RICERCA DI MERCATO Malte da restauro comuni in Italia Azichem, BASF, CRC, CTS, Degussa, Fassa Bortolo, Grigolin, HD System, Kerakoll, Mapei, Röfix, Trass, Villaga, Vimark, Weber Prodotti genericamente definiti “adatti per il restauro di edifici di interesse storico-artistico” classificati secondo: -proprietà (CS; M;W) -uso (R; GP; G) (EN 998 1 e 2) Certificazione WTA Certificazione BIO INOLTRE: il legante più utilizzato è la calce idraulica naturale (NHL 2, 3, e 5)

FORMULAZIONE Delle malte Selezione delle materie prime Caratterizzazione della malta Studio di durabilità Valutazione della compatibilità con supporti lapidei

SELEZIONE DELLE MATERIE PRIME LEGANTE ACQUA AGGREGATO Calce idraulica naturale (NHL 3,5) Calcareo (roccia frantumata) ADDITIVI Aeranti, addensanti, impermeabilizzanti. MA04: con l’aggiunta del 2% di cemento bianco MA05: con l’aggiunta del 2% di metacaolino

PREPARAZIONE DEI CAMPIONI PROVE SULLA MALTA FRESCA Preparazione campioni PROVE SULLA MALTA INDURITA Consistenza Massa volumica Contenuto d’aria Stagionatura di 28 giorni Massa volumica Resistenza alla compressione e compressione Assorbimento d’acqua per capillarità Penetrazione al vapor acqueo

PROVE DI LABORATORIO per la caratterizzazione della malte Consistenza della malta fresca Sezione sottile (micr. ottica) Resistenza a compressione Microscopia elettronica Assorbimento capillare Resistenza a flessione

COMPATIBILITÀ con i supporti CHIMICA No sali solubili FISiCA No effetto barriera MECCANICA Funzione sacrificale ASSENZA DI NORME specifiche per il settore dei Beni Culturali (in termini di caratteristiche chimiche, fisiche e meccaniche) SOGLIE per la valutazione della compatibilità con i materiali preesistenti Spesso si fa riferimento alle “malte da ripristino” (UNI-EN 998-1; WTA 2-9-04/D): elevata porosità, elevata permeabilità e ridotta azione capillare, adatte in presenza di acqua e sali solubili…

No sali solubili quali sottoprodotti dannosi COMPATIBILITÀ con i materiali preesistenti CHIMICA No sali solubili quali sottoprodotti dannosi CONTENUTO DI SALI SOLUBILI malta con cemento 5,01% -malta con metacaolino 3,71% -malta Kerakoll 3,33% -malta Webber 2,36% li toglieri perché i nostri son più alti ance se per via dei vcarbonati, ma poi il discorso si fa complesso -Comparabile con quello di malte commerciali da restauro

COMPATIBILITÀ meccanica e fisica CON MATERIALI LAPIDEI Selezione di 2 materiali lapidei locali (estratti nel Sud Italia) selezionati fra le pietre tenere e adatti all’impiego in associazione con malte da intonaco: Adesione Invecchiamento combinato Carparo Pietra Gentile Aggiungi porosimetria e non chiamarlo invecchiamento combinato perché è un test di evaporazione

CARATTERIZZAZIONE DELLA MALTA COMPATIBILITÀ con i materiali preesistenti MECCANICA Funzione sacrificale Prova di adesione Oltre a valutare l’adesione, ci dà informazioni sulla forza meccanica della malta rispetto ai supporti e dunque sulla compatibilità meccanica The test provided better adhesive power (0.43 N/mm2) on CP than on CS stone (0.21 N/mm2), owing to the higher surface roughness. In both cases the mortar is weaker than the stones, giving B and A fracture types for CP and CS stone, respectively. PROVE MECCANICHE (resistenza a compressione) LAPIDEI CARPARO 5-10 MPa P.GENTILE 19-24 MPa MALTE M. Cemento 1,51 MPa M. Metacaolino 1,91 MPa

Verifica della Compatibilità fisica CON MATERIALI LAPIDEI Test di evaporazione della soluzione salina a base di Na2So4 attraverso il composito materiale lapideo- malta.This test of evaporation of the saline solution of Na2SO4 on the composite specimens was carried out in order to assess if any salt accumulation at the stone/mortar interface was induced by any adverse effect of the application of the rendering with respect to the movement of the saline solution toward the surface. Dopo 1 giorno Dopo 4 giorni Dopo 17 giorni Salt precipitation took place on the samples in the form of efflorescences No evidence of detachment of the mortar layer from the underlying stone, related to salt accumulation at the mortar/stone interface was observed, evidencing that the solution can migrate through the samples toward the surface and no barrier effect has the mortar layer with respect to the circulation of the saline solution within the composite system. Ciò significa che la malta non ha un efftto barriera sulla circolazione delle soluzioni saline dall’interno del materiale verso l’esterno

COMPATIBILITÀ CON MATERIALI LAPIDEI Fig. 5. Pore size distributions within mortar, CP and CS stones. COMPATIBILITÀ CON MATERIALI LAPIDEI Compatibilità fisica that the porosity distribution is almost entirely present in the domain of the capillary pores, that is over 0.1 µm (Winkler, 1994). Micropores under this size can have critical effects on the migration of the water toward the surface, when rendering mortars are applied on the stone. The micropore presence within the investigated mortar is very negligible (about 10%), Fig. 6. Microscopic features of the mortar, thin section photomicrograph, crossed nicols (a); ESEM image (b). Narrows point shrinkage microcracks.

TEST DI RESISTENZA ALLA CRISTALLIZZAZIONE SALINA STUDIO DI DURABILITÀ TEST DI RESISTENZA ALLA CRISTALLIZZAZIONE SALINA 15 cicli di immersione in soluzione di solfato di sodio MALTA CON METACAOLINO: 1° ciclo 15° ciclo MALTA CON CEMENTO:

CONCLUSIONI Le malte testate hanno caratteristiche vicine a quelle «da ripristino», le cui specifiche sono state assunte come valori di riferimento nell’attività di laboratorio per la loro caratterizzazione. Buoni risultati sono stati ottenuti anche in termini di adesione sulle pietre porose e riguardo al comportamento nei confronti della circolazione della soluzione salina, non evidenziando il verificarsi «effetti barriera».