Usura dei materiali, dei metalli e fessurazioni
AREA I - ARTE TECNICO-SCIENTIFICA (ATS)
Cap. ATS-O01 - Degrado dei materiali e dei metalli - Pag. ATS-O01.07
Gli argomenti trattati sono stati inseriti da Ing. Arch. Michele Cuzzoni nel 2012 - © Copyright 2007- 2024 - e sono desunti dalla documentazione indicata in Bibliografia a fondo pagina
Degrado delle Murature
Definizione (NorMal 1/88 II° edizione) :
Degradazione che si manifesta con la formazione di cavità di forma e
dimensione variabili. Gli alveoli sono spesso interconnessi ed hanno
distribuzione non uniforme.
Nel caso particolare in cui il fenomeno si sviluppa essenzialmente in profondità con andamento a diverticoli si può usare il termine "alveolizzazione a cariatura"
Morfologia
L'alveolizzazione è caratterizzata dalla presenza di cavità (alveoli), anche molto profonde, distribuite con andamento irregolare sulla superficie del materiale lapideo (naturale e/o artificiale); questo fenomeno è spesso spinto fino alla disgregazione e dalla polverizzazione dell'elemento lapideo. Generalmente questa forma di degrado si manifesta in materiali molto porosi, in presenza di un elevato contenuto di sali solubili in zone climatiche dove sono frequenti fenomeni di rapida evaporazione delle superfici lapidee esposte alle intemperie.
Cause
L'alveolizzazione è un fenomeno conseguente all'azione disgregatrice esercitata dalla pressione di cristallizzazione dei sali all'interno dei pori del materiale lapideo. Le soluzioni saline, infatti, formatesi in seguito ad assorbimento di acqua, tendono, in seguito all'evaporazione del solvente, a cristallizzarsi con conseguente aumento di volume; i pori del materiale lapideo subiscono pressioni superiori alle capacità di resistenza del materiale e si sfaldano.
Quando l'evaporazione è rapida (forti correnti d'aria), la soluzioni saline possono cristallizzarsi ad una certa profondità provocando anche il distacco e la conseguente disgregazione di ampie porzioni del materiale. Questa specifica alterazione si manifesta in concomitanza dei seguenti fattori:
presenza di materiali porosi
elevato contenuto di sali solubili, provenienti dal terreno o trasportati come aerosol sulla superficie lapidea;
rapida evaporazione della parete per effetto di forti turbolenze dell'aria
L'alterazione ha inizio generalmente attorno alle pareti dei pori, dove maggiore è l'evaporazione ed attorno a parti di discontinuità strutturale del materiale lapideo.
Definizione (Normal 1/88 II° edizione)
Strato superficiale di alterazione del materiale lapideo o dei prodotti
utilizzati per eventuali trattamenti. Di spessore variabile, è dura, fragile,
distinguibile dalle parti sottostanti per le caratteristiche morfologiche e,
spesso, per il colore. Può distaccarsi anche spontaneamente dal substrato che,
in genere, si presenta degradato e/o polverulento.
Morfologia
Depositi di colore scuro, aderenti al supporto, che
ricoprono il substrato in modo omogeneo, possono assumere anche la consistenza
di incrostazioni di forma irregolare, compatte ed ancorate al substrato.
Si trovano come depositi di piccolo spessore sulle superfici verticali non
sottoposte al dilavamento dell'acqua, ed in forma di spesse incrostazioni nelle
zone protette dalla pioggia (sottosquadri, cornici, mensole, ecc.).
Per effetto della diversa dilatazione termica della crosta rispetto a quella del
substrato lapideo, questi depositi possono fessurarsi e distaccarsi mettendo a
nudo una superficie lapidea disgregata e deteriorata. Sulle superfici disgregate
inizia un ulteriore fenomeno di formazione di una nuova crosta che ripete
peggiorandolo il processo di alterazione.
Cause
Analisi delle croste effettuate al SEM, hanno evidenziato la composizione di tali incrostazioni: esse sono costituite principalmente da gesso (CaSO 4 . 2H 2 O) e da particellato a cui si deve la colorazione scura del deposito. Il gesso si forma per alterazione del carbonato di calcio, principale costituente delle pietre calcaree e delle malte, in seguito alla reazione con acido solforico, formatosi nell'atmosfera in presenza di anidride solforosa (SO 2 ):
CaCO 3 + H 2 SO 4 + H 2 O = CaSO 4 . 2H 2 O + CO 2
La presenza di anidride solforosa, aumentata percentualmente in modo elevato nell'atmosfera, è stata messa in relazione alla produzione e combustione di alcuni carburanti sia solidi che liquidi che contengono sostanze solforate. Tali sostanze emesse nell'atmosfera, in combinazione con acqua e con alcuni catalizzatori, possono subire fenomeni di ossidazione producendo acido solforico o solforoso, che può depositarsi sul materiale durante le precipitazioni o per condensazione reagendo con esso.
Definizione
Per degrado antropico s'intende qualsiasi forma di alterazione e/o di modificazione dello stato di conservazione di un bene culturale e/o del contesto in cui esso è inserito quando questa azione è indotta dall'uso improprio.
Morfologia
Varia
Cause:
collocazione impropria di elementi tecnologici
collocazione impropria di cavi (luce telefono)
uso improprio di materiali edili;
assenza di manutenzione;
vandalismo
Definizione (Normal 1/88 II° edizione)
Distacco:
Soluzione di continuità fra strati superficiali del
materiale, sia tra loro che rispetto al substrato; prelude, in genere, la caduta
degli strati stessi. Il termine si usa in particolare per gli intonaci e per i
mosaici. Nel caso di materiali lapidei naturali, le parti distaccate assumono
forme specifiche in funzione delle caratteristiche strutturali e tessiturali e
si preferiscono allora voci quali crosta, scagliatura, esfoliazione.
Mancanza:
Caduta o perdita di parti. Il termine si usa quando tale forma di degradazione non è descrivibile con altre voci del lessico.
Cause
Per gli intonaci il fenomeno si presenta diffuso. Le cause possono essere molteplici. In genere, i fattori che maggiormente influenzano questo fenomeno sono:
le perdite localizzate degli impianti di smaltimento e/o di convogliamento delle acque;
la consistente presenza di formazioni saline (intonaci eseguiti su edifici decorticati da diverso tempo);
la presenza di fenomeni di umidità ascendente;
le soluzioni di continuità conseguenti alla presenza di fessurazioni e/o di lesioni strutturali;
le soluzioni di continuità conseguenti agli stress termici in prossimità dell'innesto di elementi metallici;
gli errori di posa in opera e l'utilizzo di sabbie o malte poco idonee.
Definizione (Normal 1/88 II° edizione)
Formazione di sostanze, in genere di colore
biancastro e di aspetto cristallino, polverulento o filamentoso, sulla
superficie del manufatto.
La cristallizzazione può avvenire anche all'interno del materiale provocando,
spesso, il distacco delle parti più superficiali: il fenomeno, in questi casi,
prende il nome di cripto efflorescenza o di sub/efflorescenza.
Morfologia
Diversi composti salini si possono trovare presenti, sotto forma di soluzioni acquose all'interno delle murature. La loro deposizione sulle superfici dipende sia dal grado di solubilità propria di ogni composto, che dalla maggiore o minore quantità d'acqua necessaria per solubilizzarli. Inoltre, le variazioni della temperatura, l'evaporazione del solvente e l'abbassamento dell'umidità relativa nell'atmosfera circostante, sono fattori che possono produrre l'aumento della concentrazione della soluzione e la conseguente cristallizzazione delle specie saline. Se qualitativamente il fenomeno è analogo per ogni sostanza salina, diversi sono invece i valori di temperatura, di umidità relativa e di concentrazione che determinano la solubilità propria di ogni sostanza.
Cause
Il meccanismo di degrado è conseguente alla pressione di cristallizzazione dei sali; alcuni hanno la caratteristica di aumentare notevolmente il loro volume nel corso del passaggio alla fase solida in seguito all'evaporazione del solvente; le pressioni provocate all'interno dei pori sono tali da superare la capacità di resistenza del materiale. Il risultato è la continua erosione degli strati superficiali. Diverse sono le fonti di origine di tali specie saline. Esse infatti possono provenire:
dal terreno (soprattutto i Nitrati ed i Cloruri)
dalla deposizione degli aerosol presenti nell'atmosfera naturale od inquinata (derivati da aerosol marini come i Cloruri ed i Solfati)
dallo stesso materiale utilizzato per la costruzione (i solfati di metalli alcalini possono essere presenti nei mattoni; i solfati di Calcio e Magnesio possono essere presenti nei calcari, ecc.);
dai materiali impiegati per il restauro (gesso, ettringite e thaumasite, che si originano per reazione del cemento Portland, con i composti dello zolfo).
Definizione (Normal 1/88 II° edizione)
Asportazione di materiale dalla superficie dovuta a
processi di natura diversa. Quando sono note le cause di degrado, possono essere
utilizzati anche termini come: erosione per abrasione, erosione per corrasione
(cause meccaniche), erosione per corrosione (cause chimiche e biologiche),
erosione per usura (cause antropiche).
Morfologia
Varia ma sempre associabile a perdite di materiale e/o di consistenza della superficie esposta; il fenomeno provoca spesso la perdita della componente figurativa dell'opera.
Cause
Per stabilire le cause e per catalogare l'origine del degrado (abrasione, corrasione, corrosione, usura) occorre un'indagine strumentale. Una particolare forma di erosione degli intonaci assume, in Ortigia, forme e grafie sempre diverse.
Definizione (Normal 1/88 II° edizione)
Strato sottile, morbido ed omogeneo, aderente alla
superficie e di evidente natura biologica, di colore variabile, per lo più
verde.
La patina biologica è costituita prevalentemente da microrganismi cui possono
aderire polvere, terriccio, ecc.
Morfologia
Gli effetti del biodeterioramento consistono nel cambiamento, a volte irreversibile, sia d'aspetto estetico dell'opera sia dello stato fisico chimico. La variazione estetica si può manifestare in conseguenza della semplice sovrapposizione del biodeteriogeno, o con l'arricciamento, il sollevamento o la polverizzazione del colore, o anche con la disgregazione e il distacco del supporto di intonaco. La presenza sui materiali dei microrganismi è normale; in proporzioni limitate questo fenomeno non è dannoso; diventa tale quando le condizioni esterne sono favorevoli all'attecchimento ed al loro sviluppo.
Cause
Si arriva al "biodeterioramento" quando i microrganismi iniziano il loro ciclo vitale (la germinazione) e tramite l'espansione delle ife o dell'apparato radicale danno origine a dei processi fisico chimici che degradano i materiali. Tra le condizioni che favoriscono il biodeterioramento si possono citare:
il tasso di umidità superiore alla norma;
il regime termo-igrometrico ambientale;
le formazioni di sali minerali presenti nei materiali;
le natura di alcune sostanze organiche applicate sui materiali, all'origine o a fini di restaurarli.
Alcuni fattori selettivi possono favorire e/o
ostacolare lo sviluppo e le modalità stesse di queste fasi dell'attacco
biologico.
I principali sono: la presenza di acqua; la combinazione (per tempi prolungati)
di aria, di luce, di specifici valori di temperatura, del pH del substrato e
dell'atmosfera; le caratteristiche morfologiche del substrato (presenza di
asperità, di scabrosità, di rientranze nelle quali viene a mancare il benefico
dilavamento delle acque meteoriche); la specie biologica che confluisce sulla
superficie e, soprattutto, il numero di cellule che confluiscono; le proprietà
interne della specie e quindi la capacità di inibizione o competizione nei
confronti di altre specie.
Definizione (Normal 1/88 II° edizione)
Presenza di vegetazione infestante: Locuzione
impiegata quando sono presenti licheni, muschi e piante.
Morfologia
L'insieme della pianta, chiamato "cormo", è costituito dalle seguenti parti:
Le dimensioni delle piante infestanti variano da qualche centimetro a circa un metro. Il fenomeno della vegetazione infestante ha origine quando sulle superfici esterne dell'edificio sono presenti fessurazioni e/o cavità dove vanno a depositarsi spore e semi. Le condizioni ottimali di attecchimento si realizzano nella concomitanza delle seguenti condizioni: luce sufficiente a consentire l'attività fotosintetica; aria quale fonte di anidride carbonica ed ossigeno; acqua per i processi metabolici; sali minerali e pH alcalino.
Meccanismo dei danni
Azione chimica - Disgregazione dei leganti chimici inorganici delle malte e degli intonaci ad opera delle diverse sostanze (diffusanti) emesse dall'apparato radicale. queste sostanze possono essere sia di natura inorganica (liquide o gassose) che organica (acidi, amminoacidi, idrati di carbonio);
Azione fisica - Decoesione e caduta degli intonaci e delle malte per effetto della spinta dell'apparato radicale il cui apice è fornito di un organo (Pileoriza) che favorisce la penetrazione in profondità; l'intera radice forma il "Capillizio" che penetra nelle fessure più sottili. Una volta penetrate, le radici si sviluppano aumentando di diametro ed agendo a guisa di cunei. Quando il fenomeno è avanzato, nelle fessure prodotte dall'apparato radicale penetrano acqua e prodotti inquinanti che accrescono l'entità del degrado.
Definizione:
Presenza di acqua e/o di vapore acqueo all'interno
di un corpo poroso
Manifestazioni:
Umidità da risalita capillare, da condensazione, da
perdite localizzate di impianti.
Morfologia:
La presenza di umidità da risalita capillare è
rilevabile dalla presenza di un bordo bianco costituita dalle efflorescenze
(cristallizzazione di sali sulla superficie), che forma una traccia ondulata ad
una certa altezza della parte basamentale.
Cause:
Diverse sono le modalità di infiltrazione
dell'acqua all'interno di una muratura; una delle più frequenti è costituita dal
fenomeno della risalita dell'acqua dal suolo attraverso la rete di capillari
interni di un materiale poroso. L'altezza per risalita capillare dell'acqua è
collegata al sia al diametro dei pori che costituiscono il sistema capillare
della struttura porosa, sia al tipo di porosità caratteristico del materiale
(pori chiusi, aperti, collegati).
E' stato sperimentalmente dimostrato, infatti, che la pressione di suzione
dell'acqua, e quindi l'altezza di risalita, è inversamente proporzionale al
diametro dei pori, ed è maggiore in materiali aventi elevata porosità
percentuale e pori collegati tra loro a formare una rete di canali interni
comunicanti.
Tale pressione di suzione è causata dall'azione di forze elettrostatiche di
natura polare tra le pareti dei pori e le molecole d'acqua.
I materiali costruttivi sono costituiti da cristalli di silicati, ossidi o
carbonati, le cui superfici sono caratterizzate da atomi di O-, aventi una
carica elettrica negativa libera. Questi possono combinarsi con gli atomi di H+,
presenti nelle molecole d'acqua, aventi carica elettrica positiva, formando un
legame a ponte idrogeno molto tenace.
La forza attrattiva è testimoniata dalla forma concava che assume la superficie
di un liquido all'interno di un tubo capillare (menisco), essendo maggiore
l'azione attrattiva ai bordi piuttosto che al centro del tubo. L'altezza della
risalita è altresì dipendente dallo spessore della base imbibita e dal rapporto
di questa con la superficie esposta all'evaporazione dell'aria. Sarà infatti
massima in muri interni di spina, alta in muri esterni con una faccia esterna
esposta all'aria, minima in pilastri isolati.
L'edilizia diffusa, si presenta ricca di pregevoli
valori formali nei partiti architettonici; questi si sostanziano in un'ampia e
raffinata tipologia di cornici sommitali in pietra da taglio, di cantonali, di
balconi con mensole scolpite, di porte e finestre contornate da stipiti in
pietra da taglio.
Questi valori, presenti anche nelle case più modeste, testimoniano l'esistenza
di una radicata tradizione artigiana rimasta in vita dall'epoca della
ricostruzione conseguente al terremoto (1693) fino al tardo ottocento.
Alla capacità tecnica ed alla maturità formale degli artigiani, tuttavia, non
corrisponde una adeguata qualità dei materiali utilizzati per la realizzazione
degli apparati decorativi.
Esaurite le cave storiche dell'epoca classica si iniziarono ad estrarre
materiali più teneri, facilmente reperibili ed, anche, più facili da lavorare.
L'evidente conseguenza è rappresentata dall'ampia diffusione delle diverse
tipologie di degrado.
Non si vuole escludere che la diffusione delle patologie sia dovuta
principalmente alle condizioni climatiche sfavorevoli, all'assenza di cicliche
opere di manutenzione ed ai naturali fenomeni di invecchiamento; si vuole
piuttosto richiamare l'attenzione verso le debolezze proprie di un sistema
tecnologico che accusa ampi limiti in relazione alla scarsa propensione alla
protezione le costruzioni dagli effetti deteriogeni prodotti dell'acqua
meteorica.
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Sommario
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Testo di Ing. Arch. Michele Cuzzoni
Bib-TS-324 -
Cesare Feiffer. La conservazione delle superfici intonacate. Il metodo e le
tecniche, Milano 1997
Bib-TS-325 -
S.Boscarino. Aspetti tecnici del restauro dei monumenti, relazione al simposio
sul tema : Prospettive della ristrutturazione e consolidamento dei monumenti
siciliani, Assirco. Siracusa 1984
Bib-TS-326 -
G.De Felice e A.Pugliano, 'Il lessico costruttivo dell'edilizia storica' in
'Sicurezza e conservazione dei centri storici, il caso Ortigia'
Bib-TS-327 -
Salvatore Boscarino. Sul restauro dei monumenti Milano 1987
Bib-TS-328 -
R.Bonelli, Restauro : l'immagine architettonica fra teoria e prassi. Relazione
al 5° convegno del Centro studi A.Palladio. Vicenza
Bib-TS-329 -
G.Carbonara, Restauro fra conservazione e ripristino : Note sui più attuali
indirizzi di metodo
Bib-TS-330 -
M.Paribeni, G. Santariga 'Cause ambientali del deterioramento dei beni
culturali' in AA. VV. Piano pilota per la conservazione programmata dei beni
culturali in Umbria. ICR Roma
Bib-TS-331 -
A.Aldi,
G.Alessandrini, A.Casarino, E.Pedemonte, R.Peruzzi, Evaluation of the
effectiveness of protective treatments for slate from the val di Lavagna in
International colloquiun : Methods of evaluating products for the conservation
of porous building materials in monuments ICCROM Roma 1995
Bib-TS-332 -
G. Urbani, Strumenti tecnici per una politica di tutela, in Storia e restauro
dell'architettura