Analisi chimiche dei materiali da costruzione

Ogni materiale, inserito in un determinato ambiente, tende necessariamente a mettersi in equilibrio chimico-fisico con esso; il degrado del materiale è, pertanto, l’adattamento del materiale stesso ai mutamenti dei parametri ambientali (microclima, qualità dell’aria ecc.) e alle sollecitazioni fisiche e meccaniche.

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Le inevitabili trasformazioni che si accompagnano a questi processi comportano un cambiamento rapido ed evidente delle caratteristiche originarie del materiale con conseguenti alterazioni e/o degradazioni dello stesso. Inoltre, non si devono trascurare gli effetti delle azioni antropiche di trasformazione e restauro degli edifici storici.

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L’identificazione dei materiali attraverso analisi diagnostiche strumentali fornisce un quadro complessivo dello stato di conservazione del manufatto che comprende informazioni relative alla:

1. caratterizzazione chimico-fisica dei materiali in opera e delle forme di alterazione/degrado identificate;

2. studio dei parametri ambientali più significativi (temperatura, umidità relativa, irraggiamento solare, concentrazione di specie gassose inquinanti, ecc.).

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Analisi chimiche su materiali da costruzione: quali sono

È necessario stabilire con precisione l’obiettivo di conoscenza che si vuole raggiungere attraverso le analisi chimiche su materiali da costruzione, ma anche quelle mineralogico-petrografiche e meccaniche, per orientare la scelta sui parametri essenziali e sui metodi analitici più idonei ed affidabili. In genere, per la caratterizzazione completa dei materiali e dei fenomeni di degrado, rimane necessario effettuare indagini di laboratorio su campioni e micro-campioni prelevati in opera.

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È evidente che su un edificio vincolato saranno da privilegiare quelle tecniche che non prevedono campionamento o che prevedano l’utilizzo di minime quantità di materiale. Sono quindi preferibili le metodologie non invasive e non distruttive da svolgere direttamente in situ.

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Le metodologie analitiche di seguito esposte rappresentano sono al momento le tecniche più efficaci e versatili per raggiungere un livello di conoscenza esaustiva dei materiali relativa alla:

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• caratterizzazione chimica, che consente di identificare la composizione chimica (elementare e molecolare) del materiale in opera (substrato), degli eventuali materiali di neo-formazione, dei materiali intenzionalmente aggiunti sulle superfici. Tra queste:

  • XRD – Diffrazione di Raggi X Specifica per Composti Cristallini 

  • Cromatografia Ionica Specifica per Composti Ionici 

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• caratterizzazione mineralogico-petrografica, che consente l’identificazione delle fasi mineralogiche presenti come materiali originali e come prodotti del degrado, la microstruttura e tessitura dei minerali, attraverso l’esame al microscopio mineralogico. Ne fanno parte le seguenti:

  • Microscopia ottica in luce visibile trasmessa polarizzata

  • Stereo-microscopia

  • Microscopia elettronica a scansione SEM

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• valutazione qualità meccanica, che consente di studiare le proprietà elasto-meccaniche dei materiali, con variazioni in funzione del degrado del materiale. Si trattano di indagini acustiche e sono le:

  • Indagini soniche

  • Indagini ultrasoniche