Il Cenacolo s.r.l. Centro studi e ricerche, laboratorio analisi Diagnostica dello stato di fatto - Lavagna Tecnica analitica Sezione lucida Sezione sottile

Il Cenacolo s.r.l.Centro studi e ricerche, laboratorio analisiDiagnostica dello stato di fatto - Lavagna

Tecnica analitica

Sezione lucida

Sezione sottile

Pietra grigiastra (Lavagna) – tipologie di degrado analizzate

Alterazione cromatica (camp. 20)

Si tratta di una roccia metamorfica classificabile come calcescisto, e

denominata lavagna, che si è formata per metamorfismo dinamico da argille

marnose (argille con un contenuto calcareo).

A struttura scistosa, è composta da finissimi granuli formati prevalentemente da

calcite micritica e spatica, sericite, muscovite e quarzo; è caratterizzata dalla

presenza diffusa di sostanze carboniose di origine organogena che ne

determinano la pigmentazione naturale grigiastro-plumbea.

Il Cenacolo s.r.l.Centro studi e ricerche, laboratorio analisiDiagnostica dello stato di fatto Lavagna

Si notano in particolare alcune venature di calcite spatica, con apertura di 20-40 m, con andamento subverticale

alla scistosità; tali discontinuità possono essere oggetto di degrado differenziale in quanto a maggiore durezza

della porzione restante.

Lo schiarimento superficiale (osservato in sezione lucida) è attribuibile per lo più ad un’ossidazione della

componente carboniosa.

Nella porzione superiore si osserva uno schiarimento fino a 150-200 m e, in corrispondenza delle pareti delle

fratturazioni, fino anche a 1-1.5 mm.

Pietra grigiastra (Lavagna) – alterazione cromatica (es. camp. 20)

Il Cenacolo s.r.l.Centro studi e ricerche, laboratorio analisiDiagnostica dello stato di fatto – Tessere del mosaico

Tecnica analitica

Sezione lucida

Sezione sottile

Cromatografia ionica

Tessere dorate del mosaico – tipologie di degrado analizzate

degrado della tessera d’oro (camp. 13)

incrostazioni (camp. 13)


La tessera dorata è composta da una

porzione vetrosa inferiore di color

verdastro-azzurro-traslucido (con

spessore di 4 mm) e da una porzione

vetrosa superiore di color giallastro-

traslucida (di spessore di 0.4 mm) tra

le quali esiste una sottile lamina

dorata.

La malta biancastra di stuccatura,

con spessore di 4 mm ed ampiezza di

1-1.5 mm, è stata ottenuta mediante

l’impiego di un legante a calce (a cui è

stata aggiunta probabilmente una

componente organica) e di un

finissimo aggregato vetroso (ricavato

per macinazione e frantumazione) a

granulometria in genere da silt medio-

fine a silt grossolano.

Tessere del mosaico – degrado delle tessere ed incrostazione (es. camp. 20)


Il degrado delle tessere d’oro, si esplica sia con opacizzazione sia

con microfratturazione delle stesse. E’ essenzialmente riferibile a

sistemi di fratturazioni evidenti ed estese, sulle cui pareti si osserva

una ricristallizzazione di sali, che coinvolgono le tessere e la malta di

stuccatura talvolta per tutto lo spessore.

Le incrostazioni sono costituite prevalentemente da solfati e

subordinatamente da nitrati e nitriti e di quantità minori di cloruri e

floruri. Si tratta di ricristallizzazioni dei suddetti sali distribuite

all’interno delle fratturazioni e sulla superficie esterna.

Tessere del mosaicodegrado delle tessere ed incrostazione (es. camp. 20)

UNITA’DIMISURA Li- Na+ NH4- K+ Mg2- Ca2- F- Cl- NO2- NO3- SO4= PO43- C2O4--

% 0 1.35 0 0.38 0 9.76 0.11 0.15 0.20 0.22 1.31 0 0

meq/g * 0 58.8 0 9.71 0 486.9 5.9 4.3 4.4 3.5 27.3 0 0

Il Cenacolo s.r.l.Centro studi e ricerche, laboratorio analisiDiagnostica dello stato di fatto – Tracce di strati pittorici

Le analisi di dettaglio svolte hanno permesso di individuare tracce di strati pittorici su:

Marmo grigio della Montagnola

La cornice interna del rosone centrale mostra uno strato giallastro chiaro, molto alterato, ottenuto mediante l’impiego di un legante in origine a calce (attualmente per lo più solfatato) e di radi pigmenti giallastri ed ocracei.

Inoltre le mensole sovrastanti mostrano uno strato giallastro piuttosto omogeneo ottenuto mediante l’impiego di un legante a calce e di finissimi pigmenti giallastri (probabilmente ocre) e subordiantamente rossastri e nerastri; al di sopra si osserva uno strato ocraceo (attualmente visibile in superficie) composto da finissimi pigmenti ocarcei e molto alterato con frequenti fessurazioni di ritiro.

La sottocornice del timpano superiore mostra uno strato biancastro in tracce, ottenuto mediante l’impiego di un legante a calce con frequenti fessurazioni di ritiro; si tratta di tracce di una probabile scialbatura biancastra superficiale.

Il Cenacolo s.r.l.Centro studi e ricerche, laboratorio analisiDiagnostica dello stato di fatto – Tracce di strati pittorici

Il libro dell’agnello della lunetta del portale destro mostra uno strato rossastro ottenuto mediante l’impiego di un legante a calce e di finissimi ed abbondanti pigmenti rossastro-aranciati.

La ghirlanda della lunetta del portale destro mostra direttamente sul marmo uno strato da giallastro chiaro a giallastro intenso ottenuto mediante l’impiego di un legante a calce e di finissimi ed abbondanti pigmenti giallastri, aranciati (anche piuttosto grossolani) e talvolta nerastri a spigoli vivi (nero di legno); successivamente si osserva uno strato ocraceo-aranciato e quindi uno strato ocraceo attualmente visibile al di sotto di un sottile deposito nerastro superficiale.

Diagnostica sui trattamenti conservativi miglioriE’ la fase di verifica dei prodotti consolidanti e protettivi scelti in fase di proposta di intervento, mediante simulazione su provini in laboratorio

Il Cenacolo s.r.l.Centro studi e ricerche, laboratorio analisi

verificare la dannosità e

le caratteristiche prestazionali

dei prodotti conservativi protettivi e consolidanti da

applicare su ciascun litotipo

Studio finalizzato a:


Preparazione dei provini(numero, forma e dimensioni dei campioni)

I risultati della diagnostica sui trattamenti da eseguire in laboratorio dipendono fortemente da:

Piano analitico(numero, distribuzione, tipologia e sequenza delle analisi)

per ottenere i migliori risultati con il minor costo

Diagnostica sui trattamenti conservativi migliori


Trattamenti protettivi

I prodotti protettivi devono soddisfare i seguenti requisiti:

a) conferire idrorepellenza al materiale lapideo;b) mantenere una buona permeabilità al vapore acqueo;c) non provocare la formazione di sottoprodotti secondari dannosi;d) avere buona stabilita' chimica alla luce e agli agenti atmosferici;e) non alterare l'aspetto esteriore della pietra;f) avere buona reversibilità anche a distanza di tempo dall’applicazione.


I prodotti protettivi applicati su tutti i materiali lapidei (Marmo grigio della Montagnola, Rosso Ammonitico e Serpentino) utilizzati sono i seguenti:

1) Wacker 290 (diluito al 7% in white spirit) 2) Rhodorsil 224 (diluito al 7% in white spirit)3) Hydrophase


Trattamenti protettivi (n. 90 provini)

n. 54 provini con dimensioni di circa 5 x 5x 2 cm: tutti i provini trattati e non trattati, sono stati sottoposti ad assorbimento d’acqua per capillarità a tempi brevi, allo scopo di individuare preventivamente il tempo di durata del trattamento per singolo prodotto su litotipo (secondo Normativa UNI 10921 Prodotti idrorepellenti – Applicazione su provini e determinazione in laboratorio delle loro caratteristiche)

n. 36 provini con dimensioni di circa 5 x 5x 2 cm: tutti i provini, trattati e non trattati, sono stati sottoposti ad invecchiamento artificiale per esposizione alla radiazione della lampada allo Xeno e controllati mediante colorimetria a riflettanza, angolo di contatto e assorbimento d’acqua per capillarità



Trattamenti protettivi (tecniche analitiche impiegate)

INVECCHIAMENTO ACCELERATO MEDIANTE IRRAGGIAMENTO CON LUCE SOLARE ARTIFICIALE


ANGOLO DI CONTATTO

ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITA’

COLORIMETRIA A RIFLETTANZA

Tutte le analisi eseguite sono state condotte seguendo, ove esistenti, le norme NorMaL (ICR-CNR) ed UNI-NorMaL


Trattamenti consolidanti

I prodotti consolidanti devono soddisfare i seguenti requisiti:

a) migliorare la resistenza meccanica del materiale lapideo, rendendolo più resistente agli sforzi applicati dall'esterno e alle tensioni interne provocate da processi di cristallizzazione;b) non provocare la formazione di sottoprodotti dannosi;c) essere uniformemente assorbiti fino a raggiungere tutto il materiale alterato collegandolo a quello sano più interno;d) avere un coefficiente di dilatazione termica non troppo diverso da quello del materiale da consolidare;e) non rendere il materiale lapideo completamente impermeabile al vapore acqueo che per qualsiasi ragione possa trovarsi presente oltre lo strato impregnato;f) non modificare l'aspetto della superficie da trattare, evitando fenomeni di scurimento, sbiancamento, formazione di macchie, pellicole lucide, ecc.


I prodotti protettivi applicati diversamente su i materiali lapidei utilizzati sono i seguenti:

Marmo grigio della Montagnola Rosso Ammonitico Serpentino

Rc 70

Rc 80

Aquasil

VP 5035

Rc 80

Aquasil

VP 5035

Rc 80

Rc 90


n. 36 provini con dimensioni di circa 5 x 5x 2 cm: tutti i provini, trattati e non trattati, sono stati sottoposti al controllo del guadagno di massa dopo il trattamento ed a invecchiamento artificiale per cristallizzazione dei sali

n. 36 provini con dimensioni di circa 5 x 5 x 1 cm: tutti i provini, trattati e non trattati, sono stati sottoposti ad invecchiamento artificiale per esposizione alla radiazione della lampada allo Xeno e controllati mediante colorimetria a riflettanza e permeabilità al vapor d’acqua


Trattamenti consolidanti (n. 72 povini)


Trattamenti consolidanti (tecniche analitiche impiegate)

INVECCHIAMENTO ACCELERATO MEDIANTE IRRAGGIAMENTO CON LUCE SOLARE ARTIFICIALE


PERMEABILITA’ AL VAPOR D’ACQUA

INVECCHIAMENTO ACCELERATO MEDIANTE CRISTALLIZZAZIONE DI SALI DI SOLFATO DI SODIO

COLORIMETRIA A RIFLETTANZA

Tutte le analisi eseguite sono state condotte seguendo, ove esistenti, le norme NorMaL (ICR-CNR) ed UNI-NorMaL


Trattamenti protettivi (analisi di controllo)


COLORIMETRIE A RIFLETTANZA MARMO GRIGIO DELLA MONTAGNOLA

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

DE*

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Provini

Grigio della montagnola: variazioni cromatiche

DE*1 DE*2 DE*3

Wacker 290Tal quale Rhodorsil 224 Hydrophase

Le variazioni cromatiche maggiori sono determinate dall’applicazione del Wacker 290;

i restanti trattamenti determinano delle variazioni compatibili con quelle naturali del materiale lapideo.




COLORIMETRIE A RIFLETTANZA ROSSO AMMONITICO

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

DE*

1 2 3 7 8 9 10 11 12

Provini

Rosso ammonitico: variazioni cromatiche

DE*1 DE*2 DE*3

Tal quale Rhodorsil 224 Hydrophase

Le variazioni cromatiche maggiori sono determinate dall’applicazione del Rhodrosil 224;

non si misurano variazioni per il trattamento con Wacker 290 perché, durante il trattamento, si sono verificate delle variazioni cromatiche molto evidenti;

i restanti trattamenti determinano delle variazioni compatibili con quelle naturali del materiale lapideo.




COLORIMETRIE A RIFLETTANZA SERPENTINO

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

DE*

1 2 3 7 8 9 10 11 12Provini

Serpentino: variazioni cromatiche

DE*1 DE*2 DE*3


Le variazioni cromatiche risultano in genere compatibili con quelle naturali del materiale lapideo;

non si misurano variazioni per il trattamento con Wacker 290 perché, durante il trattamento, si sono verificate

delle variazioni cromatiche molto evidenti.




ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITA’ CARATTERISTICHE DEI MATERIALI LAPIDEI

Caratteristiche dei materiali lapidei naturali - Assorbimento d'acqua per capillarità

0

10

20

30

40

50

60

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

s1/2

mg/cm2

Serpentino

Grigio della Montagnola

Rosso Ammonitico

L’assorbimento d’acqua per capillarità è complessivamente confrontabile tra il Marmo grigio della Montagnola ed il Rosso Ammonitico, mentre il Serpentino mostra una maggiore capacità di assorbimento d’acqua per capillarità.




ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITA’ MARMO GRIGIO DELLA MONTAGNOLA – NON TRATTATO

Grafico di confronto Grigio della Montagnola - Tal quale

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

s1/2

mg/cm2

Fase 1 Fase 2 Fase 3

Trattandosi del materiale non trattato le differenti curve mostrano le variazioni caratteristiche del materiale




ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITA’ MARMO GRIGIO DELLA MONTAGNOLA – TRATTATO CON WACKER 290

Grafico di confronto Grigio della Montagnola - Wacker 290

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

s1/2

mg/cm2


L’assorbimento d’acqua per capillarità dopo trattamento (giallo) è complessivamente confrontabile con quello dopo trattamento ed invecchiamento (blu).




ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITA’ MARMO GRIGIO DELLA MONTAGNOLA – TRATTATO CON RHODORSIL 224

Grafico di confronto Grigio della Montagnola - Rhodorsil 224

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

s1/2

mg/cm2


L’assorbimento d’acqua per capillarità dopo trattamento (giallo) e dopo trattamento ed invecchiamento è complessivamente confrontabile con quello dopo trattamento ed invecchiamento (blu).




ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITA’ MARMO GRIGIO DELLA MONTAGNOLA – TRATTATO CON HYDROPHASE

Grafico di confronto Grigio della Montagnola - Hydrophase

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

s1/2

mg/cm2


L’assorbimento d’acqua per capillarità dopo trattamento (giallo) e dopo trattamento ed invecchiamento (blu) è complessivamente confrontabile con quello del materiale non trattato (rosso).

Grafico di confronto Grigio della Montagnola - Wacker 290

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

s1/2

mg/cm2





ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITA’ CALCOLO DI IC E ICrel

IC = Area sottesa della curva del materiale non trattato (giallo)/ Area del rettangolo calcolata considerando lo stesso tempo finale della curva di assorbimento d’acqua (tratteggiato rosso)

ICrel = Rapporto tra i differenti IC alle corrispondenti Fasi: Fase2/Fase1 e Fase3/Fase1




ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITA’ MARMO GRIGIO DELLA MONTAGNOLA – IC rel

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Tal quale Wacker 290 Rhodorsil 224 Hydrophase

Grigio della Montagnola: IC rel

ICrel Fase 2/Fase 1 ICrel Fase 3/Fase 1

Sul Marmo grigio della Montagnola i trattamenti con Wacker 290 e Rhodorsil 224 determinano una riduzione (circa 45-50%) dell’assorbimento d’acqua per capillarità, rispetto al corrispondente litotipo non trattato, mentre l’applicazione dell’Hydrophase non determina variazioni significative.L’invecchiamento all’irraggiamento solare determina un basso aumento dell’assorbimento d’acqua per capillarità.




ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITA’ ROSSO AMMONITOICO – IC rel

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2


Rosso ammonitico: IC rel


Sul Rosso Ammonitico i trattamenti con Rhodorsil 224 ed Hydrophase determinano una riduzione rispettivamente di circa 50% e 20% dell’assorbimento d’acqua per capillarità rispetto al corrispondente litotipo non trattato.L’invecchiamento all’irraggiamento solare determina un aumento, da nullo a molto basso, dell’assorbimento d’acqua per capillarità.




ASSORBIMENTO D’ACQUA PER CAPILLARITA’ SERPENTINO – IC rel

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1


Serpentino: IC rel


Sul Serpentino i trattamenti con Rhodorsil 224 ed Hydrophase determinano una riduzione di circa il 50% dell’assorbimento d’acqua per capillarità rispetto al corrispondente litotipo non trattato.L’invecchiamento all’irraggiamento solare determina un aumento molto basso dell’assorbimento d’acqua per capillarità.


SINTESI ED INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI (in fase di conclusione)


•ASPETTO CROMATICO•(verifica mediante

•colorimetria a riflettanza)

IDROREPELLENZA SUPERFICIALE(verifica mediante

misura dell’angolo di contatto)

IDROREPELLENZA GLOBALE

(verifica mediante assorbimento d’acqua per

capillarità)

TRASPIRABILITA’ (verifica mediante

permeabilità al vapor d’acqua)

TAL QUALEVariazioni dei valori caratteristici 1)

DE*<2 anche dopo invecchiamento

Valori caratteristici 1)m =22.2-40.0°, SD=4.4-7.8

Variazione percentuale naturale di 11.6%

•Dopo invecchiamento 1)m =25.0-30.0°, SD=4.6-5.2

Variazione di -11.0% rispetto al non trattato

Valori caratteristici 1)IC=0.91-0.96,

CA=3.0-6.2*10-1 mg/cm2*s-1/2

Qtf=10.88-14.30 mg/cm2

Dopo invecchiamento -ICrel=0.89

Valori caratteristiciPerm20°C=15.1-27.0 g/m2*24h

WACKER 290

Dopo trattamento variazioni di DE*=5.8-10.5

rispetto al non trattato

Dopo invecchiamentovariazioni di DE*=3.5-6.7

rispetto al non trattato

•Dopo trattamentom =88.0-91.9°, SD=4.0-4.2

Variazione di 140.3% rispetto al non trattato

•Dopo invecchiamentom =98.9-101.1°, SD=4.5-9.6


Dopo trattamento - ICrel=0.15IC=0.56,

CA=5.6*10-3 mg/cm2*s-1/2

Qtf=3.58 mg/cm2

Dopo invecchiamento - ICrel=0.20IC=0.63,

CA=8.5*10-3 mg/cm2*s-1/2

Qtf=4.42 mg/cm2

Dopo trattamentoPerm20°C=6.7 g/m2*24h


Dopo invecchiamentoPerm20°C=6.9 g/m2*24h


RHODORSIL 224

Dopo trattamento e dopo invecchiamento

Variazioni di DE* < 2 rispetto al non trattato






CA=5.7*10-2 mg/cm2*s-1/2

Qtf=11.29 mg/cm2


CA=5.9*10-2 mg/cm2*s-1/2

Qtf=11.59 mg/cm2





HYDROPHASE

Dopo trattamento e dopo invecchiamento

Variazioni di DE* < 2 rispetto al non trattato






CA=6.5*10-2 mg/cm2*s-1/2

Qtf=10.06 mg/cm2


CA=8.3*10-2 mg/cm2*s-1/2

Qtf=9.57 mg/cm2





Esempio dei Trattamenti protettivi

Progetto d’intervento

Sulla base dell’indagine a vista, della proposta di intervento, dei risultati ottenuti dalle analisi di laboratorio per la definizione scientifica dei materiali, delle tipologie di degrado e dei trattamenti consolidanti e

protettivi migliori, si redige il progetto di intervento vero e proprio


Elaborazioni grafiche Relazioni tecniche Computi

Mappatura dei materiali

Mappatura del degrado

Mappatura degli interventi

Relazione di intervento

Schede di intervento

Capitolato Speciale d’appalto

Computo Metrico

Analisi dei prezzi

Computo Metrico Estimativo

Mappatura dei materiali

Vengono rappresentati in scala 1:50 i materiali costituenti la facciata con relativa legenda e schede di riferimento


Mappatura del degrado

Vengono rappresentate in scala 1:50 le tipologie di degrado analizzate con relativa legenda e schede di riferimento


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