Indagini ultrasoniche sulle colonne in arenaria di Via San Carlo

Nelle ultime settimane, il team di Arch-Indagini è stato all’opera su un progetto diagnostico presso un palazzo privato di via San Carlo, a Reggio Emilia. L'obiettivo era valutare lo stato di conservazione delle colonne in pietra arenaria che costituiscono il portico dell'edificio. 

Le indagini si sono concentrate sulla valutazione dell'omogeneità interna dei fusti lapidei attraverso prove non distruttive, preferibili per questo tipo di attività in quanto capaci di restituire informazioni strutturali senza arrecare alcun danno al bene architettonico stesso. In particolare, ci siamo avvalsi di indagini ultrasoniche: andremo a dettagliare metodologia e risultati emersi nei prossimi paragrafi. 

Principi e metodologia delle prove ultrasoniche

Le indagini non distruttive basate sulla propagazione di onde elastiche si articolano in due categorie principali, distinte per banda di frequenza e campo di applicazione:

• Le prove soniche, che operano nell'intervallo udibile (20–20.000 Hz) e utilizzano un martello strumentato abbinato a un accelerometro, trovano il loro impiego ottimale su murature di grande spessore o molto deteriorate, grazie alla maggiore capacità di penetrazione del segnale. 

• Le prove ultrasoniche, invece, impiegano sonde piezoelettriche che generano impulsi a frequenze superiori ai 20 KHz, nel caso specifico a 50 KHz, e si rivelano ideali per materiali tendenzialmente omogenei come le pietre naturali.

Per le colonne di via San Carlo è stata adottata la configurazione "per trasparenza": le sonde emittente e ricevente sono state posizionate alla medesima quota su lati diametralmente opposti del fusto, permettendo allo strumento di misurare il tempo di attraversamento dell'onda elastica sull'intera sezione. 

Le misurazioni sono state ripetute a quattro quote diverse – 75 cm, 155 cm, 238 cm e 320 cm dal piano di calpestio - lungo le quattro direttrici dei punti cardinali per ciascun livello, garantendo una copertura completa delle sezioni a varie altezze.

Il principio fisico alla base dell'interpretazione è diretto: in una pietra integra e compatta il segnale si propaga rapidamente, mentre in presenza di fratture, vuoti o zone di disgregazione l'onda è costretta a deviare o rallentare, con una riduzione sensibile della velocità. Per l'arenaria oggetto di studio, la soglia di riferimento è stata fissata a circa 2800-3000 m/s.

Risultati e stato di conservazione

I dati restituiti dalle due colonne campionate, denominate C1 e C2, delineano scenari sensibilmente differenti. 

• La colonna C1 ha evidenziato velocità medie sempre superiori alla soglia di guardia, con valori compresi tra 3191 m/s al livello più alto e 3772 m/s al secondo livello: un quadro che attesta l'omogeneità e la coesione della sezione interna, nonostante alcune lacune superficiali e il degrado visibile dell'anello basamentale.

• Ben più critica la situazione della colonna C2: al primo livello di misurazione, posto a soli 75 cm dal piano di calpestio, la velocità del segnale è crollata a 1766 m/s, un valore che denuncia una significativa perdita di compattezza della pietra in quella zona. A partire dal secondo livello in poi, tuttavia, i dati risalgono abbondantemente oltre i 3200 m/s, circoscrivendo il danno strutturale alla sola porzione basamentale del fusto.

Fattori di degrado e indicazioni per il restauro

Ancora prima dei rilievi strumentali, l'ispezione visiva ha identificato la criticità principale: un rivestimento in cemento armato applicato in passato alla base di entrambe le colonne. Questo elemento, voluto per proteggere la base delle colonne dagli urti e dall’umidità, si è rivelato profondamente nocivo. Impermeabilizzare il piede della colonna intrappola l'umidità meteorica mantenendola a contatto con la pietra.

L’umidità, inoltre, ha causato l'ossidazione e il rigonfiamento delle armature metalliche interne, con conseguente espulsione del materiale lapideo circostante. Inoltre l’azione ciclica del gelo e del disgelo della stessa ha innescato negli anni lo sfaldamento della matrice lapidea. A questo quadro drammatico dal punto di vista conservativo, si aggiunge la presenza di croste nere sui fusti e sui capitelli, depositi prodotti dall'interazione tra gli inquinanti atmosferici e i minerali contenuti nella pietra.

Qualsiasi futuro intervento di restauro non potrà prescindere dalla rimozione di questi rivestimenti cementizi, operazione che dovrà essere condotta con la massima cautela data la fragilità della pietra sottostante, e dalla successiva pulitura delle patine di degrado. 

I dati ultrasonici, in questo senso, offrono una mappa di partenza preziosa: mostrano dove la pietra è ancora integra e dove, invece, l'intervento è più urgente.