Tecniche di analisi per la caratterizzazione
di pigmenti, leganti e minerali 

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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La caratterizzazione 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 strumentali per lo studio dei materiali impiegati nelle costruzioni storiche: quali sono

Sono numerose le prove che possono essere eseguite sui singoli componenti di un edifico in muratura. Alcune di queste sono svolte in modo preferenziale sui leganti, sugli strati pittorici altre su pietre e mattoni.

Per questo motivo è necessario stabilire con precisione le finalità delle indagini conoscitive in base ai materiali di cui si vuole conoscere le caratteristiche. Questa consapevolezza permette di scegliere quali parametri chimici, fisici e petrografici analizzare con la tecnica analitica più idonea. 

Qui di seguito vengono presentate le tecniche che sono più spesso utilizzate per conoscere le caratteristiche chimiche, fisiche, petrografiche dei materiali lapidei naturali (pietre) o artificiali (mattoni, malte di allettamento e intonaci, pellicole pittoriche). Non sono le uniche a disposizione, ma costituiscono metodi di analisi che, per facilità di esecuzione, rapidità e completezza dei risultati forniti, sono più frequentemente scelte nei piani di diagnostica.

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:​

  • Spettroscopia di Raman, per lo studio dei pigmenti e coloranti

  • Spettroscopia Infrarossa, per lo studio dei pigmenti e coloranti

  • Spettroscopia XRD – Diffrazione di Raggi X,specifica per Composti Cristallini 

  • Cromatografia Ionica Specifica per analisi dei contenuti di sali 

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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