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Le indagini conoscitive che, normalmente si fermano alla valutazione visiva basata sul cosiddetto “occhio esperto” senza alcuna verifica di
laboratorio, dovranno essere integrate con una serie di campionature e test utili a caratterizzare i singoli elementi costituenti la facciata,
le cause di degrado, eventuali prodotti impiegati in precedenti opere di restauro e indicheranno le metodologie e i materiali specifici per un
corretto intervento.
Commisurando le necessita’ in relazione all’edificio, in linea di massima si potranno prevedere le seguenti
ANALISI DI LABORATORIO
Studio allo Stereomicroscopio
Consiste in un’osservazione morfologica del materiale da investigare fino a 100-200 ingrandimenti, senza alcuna preparazione
preliminare del campione. Permette di identificare rapidamente la morfologia e la struttura del materiale, ma raramente si arriva a
un’identificazione precisa dei materiali costitutivi, per giungere alla quale si deve sempre accompagnare l'osservazione a prove
microchimiche o analisi alla microsonda. Tale analisi e’ quindi utilizzata soprattutto per pianificare le ulteriori metodologie
d'indagine da eseguirsi sul campione.
Sezione Sottile
Le pietre, gli intonaci e tutti i materiali lapidei in genere, siano essi naturali o artificiali, possono essere indagati nelle loro
caratteristiche intrinseche mediante uno studio in sezione sottile. Tale studio si basa sull'osservazione al microscopio polarizzatore
da mineralogia, fino a 500-1000 ingrandimenti, di sottilissime "fettine" di campione, con uno spessore compreso tra 0.02 e 0.04 millimetri,
fissate su appositi vetrini. A questi spessori il lapideo diventa subtrasparente, consentendo l'analisi di parametri che, ad esempio per
un intonaco, sono:
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morfologia e disposizione della carica
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addensamento
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granulometria
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composizione percentuale della carica
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composizione e caratterizzazione del legante
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stima della carbonatazione
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tipologia della porosita’
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percentuale dei pori
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rapporto cariche/leganti
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stato di conservazione
La conoscenza di queste caratteristiche permette quindi, in un corretto intervento di restauro, di ricostruire impasti simili agli originali.
Lo studio in sezione sottile, eseguito invece su un frammento di pietra, permette di riconoscere il tipo di roccia, caratterizzandone anche
la provenienza e lo stato di conservazione; da tali osservazioni si avranno anche precise indicazioni sull'eventuale intervento conservativo
che dipendera’, nella scelta dei materiali da utilizzare, dalla composizione chimico-mineralogica della roccia.
In alcuni casi, come materiali ceramici, impasti argillosi, malte e rocce a grana finissima che richiedono maggiori ingrandimenti, oppure si
sospetti la presenza di leganti organici o si trovino minerali di dubbia attribuzione, e’ conveniente affiancare l'osservazione in sezione
sottile ad altre metodologie d'indagine, quali la spettrofotometria infrarossa (IR), la diffrattometria ai raggi X (XRD), l'osservazione
microscopica a luce riflessa (sezione lucida), l'osservazione al microscopio elettronico a scansione (SEM), l'analisi alla microsonda
elettronica (EDS) e l'analisi in fluorescenza X (XRF).
Sezione Lucida
Quest’analisi e' fondamentale nello studio di successioni stratigrafiche superficiali siano esse costituite da piu’ strati di pittura
sovrapposti, o da patine e depositi alternati. Essa consiste in un'analisi dettagliata al microscopio di una sezione trasversale lucidata a
specchio di qualsiasi materiale che presenti uno o piu’ strati in superficie, con osservazioni fino a 500-1000 ingrandimenti della sezione in
luce riflessa. Ne consegue che quest’analisi risulta insostituibile nello studio di quadri e affreschi, studio in cui vengono evidenziate le
seguenti caratteristiche:
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successione microstratigrafica
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misurazione degli spessori dei singoli strati
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determinazione delle tecniche esecutive con caratterizzazione dei leganti e dei pigmenti
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interpretazione della successione microstratigrafica
Le osservazioni microscopiche per la caratterizzazione dei pigmenti sono spesso complicate dalla loro estrema finezza e spesso, per un’esatta determinazione del tipo di pigmento, risulta possibile solamente affiancando la caratterizzazione ottica con l'analisi microchimica alla Microsonda Elettronica (EDS), che fornisce l'esatta composizione elementare del pigmento. Per la caratterizzazione delle sostanze organiche, utilizzate spesso come leganti degli strati, sono necessarie inoltre delle analisi spettrofotometriche all'infrarosso (FT/IR) con eventuali prove istochimiche. L'utilizzo combinato di queste analisi, sezione lucida+EDS+FT/IR+prove istochimiche, permette quindi di caratterizzare univocamente tutti gli strati e quindi di giungere a un’esatta determinazione delle tecniche esecutive degli strati pittorici e di dare un’interpretazione della successione stratigrafica.
L'importanza della sezione lucida si rivela anche nello studio di depositi, di crosta nera o di patine superficiali per caratterizzare sia le composizioni e gli spessori, sia in fase di controllo di un intervento di restauro, sulla buona asportazione di tali pellicole dannose o deturpanti.
Infine con questa metodologia si possono osservare e identificare i minerali e gli elementi che si presentano opachi all'esame in luce trasmessa, pertanto si può ritenere complementare allo studio in sezione sottile.
Sali Solubili
La verifica della presenza di Sali Solubili è un parametro di notevole importanza ai fini della valutazione dello stato di salute dei materiali lapidei.
Si ricorda, infatti, che la presenza sulle superfici murarie di efflorescenze, erosioni, alveolizzazioni, ecc. e’ indice di un processo di deterioramento causato spesso dalla presenza di sali solubili. La determinazione del tipo di sale (cloruri, solfati, ecc.) fornisce anche indicazioni sulla loro origine e di conseguenza sui modi per l'eliminazione delle cause.
Microsonda Elettronica (EDS)
La microsonda elettronica, o EDS, e’ un’apparecchiatura particolare che combinando le possibilita’ del Microscopio Elettronico a Scansione (SEM), con le proprieta’ dei Raggi X, permette di eseguire analisi elementari quantitative e qualitative su una minuscola area di pochi micron quadrati. Nella microscopia elettronica un sottile fascio di elettroni colpisce il campione suscitando un’emissione di raggi X con lunghezza d’onda differente secondo l’elemento colpito. Analizzando queste lunghezze d'onda e’ quindi possibile risalire all'elemento chimico bombardato.
Tale analisi puo’ essere eseguita sia su un campione allo stato naturale, sia, e con risultati migliori, su un campione preparato in sezione piana e lucida. Nel caso ad esempio di una sezione lucida di un frammento che presenti una stratigrafia superficiale, l'osservazione al microscopio ottico delle caratteristiche dei vari pigmenti, unite alla loro composizione chimica, rivelata mediante analisi alla microsonda, permette di risalire in maniera univoca al tipo di pigmento utilizzato per colorare lo strato indagato.
La microsonda permette inoltre anche di eseguire, ad esempio su una sezione lucida, una mappatura o X-grafia di un determinato elemento: questa possibilita’ riveste particolare importanza quando, ad esempio, si deve studiare come penetra in profondita’ su di un intonaco un’alterazione gessosa del legante calcareo. Tale mappatura, evidenziata su carta fotografica, mostra esattamente come approfondimenti di questo tipo di alterazione possano essere piu’ o meno legati a fratture, a porosita’ naturali o ad altri fattori.
Spettrofotometria Infrarossa
Si tratta dell'analisi chimica in assoluto piu’ adatta all'identificazione delle sostanze organiche (resine, colle, oli, ecc.), ma e’ anche molto efficace per la determinazione di moltissimi composti inorganici (gesso, carbonati, calce idrata, nitrati, silicati, ossalati, ecc.). Si basa sulla proprieta’ che hanno quasi tutti i composti di assorbire radiazioni infrarosse (IR) in modo diverso e inequivocabile per ciascuna di loro, cosi’ da produrre un diagramma (spettro IR) caratteristico per ognuna di esse. In pratica e’ "l'impronta digitale" della sostanza.
Di solito pero’ l'esame viene compiuto su composti eterogenei, costituiti da miscele di sostanze, per cui lo spettro tradizionale che si ottiene e’ molto complesso e dato che deve essere interpretato basandosi sul confronto con migliaia di spettri noti di sostanze pure, aiutandosi eventualmente attraverso opportuni procedimenti di estrazione o di dissoluzione, la lettura non e’ sempre agevole e richiede molta esperienza e a volte lunghe ricerche. Inoltre poiche’ nell'ambito del restauro si lavora solitamente con quantita’ infinitesime di sostanza, in quanto i prelievi devono provocare il minor danno possibile all'opera d'arte, le analisi con l'IR tradizionale possono dare problemi interpretativi per scarsita’ di sostanze a disposizione.
Tutti questi problemi sono stati in gran parte risolti con l'ultima generazione di spettrofotometri IR, denominati FT/IR, che permettono l'elaborazione degli spettri direttamente in modo strumentale e richiedono quantita’ di sostanza estremamente limitate, fino a 100 microgrammi, quando con l'IR tradizionale sono richieste quantità 10 volte maggiori.
Nel restauro e’ quindi raccomandabile eseguire le analisi nell'infrarosso con spettrofotometri FT/IR.
Le analisi IR sono fondamentali per la caratterizzazione qualitativa delle patine superficiali, delle polveri, dei sali affioranti e delle croste nere, ma anche si applicano a stuccature, intonaci, malte, materiali ceramici e a tutto cio’ che non e’ direttamente identificabile. Nei casi tuttavia che richiedono identificazioni più precise delle sostanze cristalline presenti, definizione di piu’ strati sovrapposti, caratterizzazione quantitativa e strutturale dei materiali lapidei, presenza di minerali, pigmenti o sostanze d’incerta classificazione, si dovra’ anche in questo caso ricorrere a ulteriori analisi quali osservazioni microscopiche, analisi multielementari, analisi diffrattometriche, analisi termogravimetriche.
Prove istochimiche
Si tratta di prove che permettono di identificare e localizzare all'interno di un campione eterogeneo la presenza di determinate sostanze: questo e’ possibile utilizzando dei reagenti che inducono, in seguito ad interazioni con la sostanza investigata, una colorazione. Questa prova trova quindi applicazione nell'identificazione dei leganti pittorici, soprattutto nella distinzione tra leganti di natura proteica (uovo, colle animali, caseina, ecc.) e quelli di natura oleosa (oli in genere). Tale studio, eseguito su un preparato in sezione lucida, mostra anche la distribuzione all'interno degli strati di queste sostanze.
Diffrattometria X (XRD)
Questa tecnica strumentale permette di identificare le sostanze allo stato cristallino che compongono un materiale lapideo, una crosta nera o un deposito superficiale. Si basa sul fatto che le radiazioni X (raggi X) vengono diffratte dai reticoli cristallini delle sostanze, in modo caratteristico per ogni fase cristallina, mentre non fornisce nessuna indicazione su sostanze di natura amorfa (prive di reticoli cristallini come vetri, liquidi, colloidi, ecc.). La diffrazione dei raggi X da parte della sostanza cristallina e’ evidenziata strumentalmente da un diagramma (spettro o diffrattogramma) che e’ caratteristico di ogni composto cristallino. E’ la tecnica in assoluto piu’ adatta per l'analisi mineralogica di sostanze molto fini come argille, impasti ceramici, terrecotte e polveri.
Nei casi tuttavia che richiedono una caratterizzazione quantitativa e strutturale dei minerali componenti, si sospetti la presenza di sostanze amorfe, pigmenti o sostanze organiche non rilevabili all'XRD, si dovra’ ricorrere a ulteriori analisi quali osservazioni microscopiche, spettrofotometria IR, analisi multielementari e analisi termogravimetriche.
Microscopio Elettronico a Scansione (SEM)
E' una tecnica analitica tra le piu’ moderne e all'avanguardia e si basa sul fatto che qualsiasi materiale, purche’ reso conduttore mediante l'applicazione di carbone o oro in un sistema sottovuoto, investito da un fascio di elettroni a intensita’ nota, restituisce su uno schermo elettronico la morfologia della superficie colpita dagli elettroni, generando quindi l'immagine ingrandita del materiale. L'immagine che si ottiene e’ in bianco e nero e con una profondita’ di campo ben dettagliata, tanto che si possono ben osservare i rilievi e le cavita’ della superficie investigata in una visione stereoscopica. Si puo’ giungere a un estremo dettaglio, in quanto l'oggetto osservato puo’ essere ingrandito con buona risoluzione fino a 40.000-50.000 volte, con casi fino a 80.000 ingrandimenti.
Tale tecnica analitica e' solitamente impiegata per osservare le superfici dei materiali che al microscopio ottico e allo stereomicroscopio non sono risolvibili ed e’ bene affiancarla sempre all'analisi alla microsonda elettronica, con la quale e’ di norma collegata. E' molto efficace per il controllo delle prove di pulitura o di consolidamento, lo studio delle croste nere, della porosita’ e delle microstrutture di materiali di qualsiasi tipo. E' inoltre utilissima per l'identificazione degli organismi biodeteriogeni e di alcuni minerali. Anche questa tecnica tuttavia va spesso affiancata ad altre metodologie quali l'XRD, spettrofotometria IR, analisi multielementari, analisi termogravimetriche ed eventuali osservazioni al microscopio ottico in sezione lucida o sottile.
Fluorescenza X (XRF)
Il principio fisico della tecnica di fluorescenza X si basa sulle possibilita’ di estrarre un elettrone dagli orbitali piu’ interni di un atomo, qualora esso sia colpito da un fascio di fotoni o di particelle cariche di sufficiente energia.
Si ottengono cosi’ diversi gradi di energia che sono caratteristici per ogni atomo e vengono visualizzati in uno spettro in cui ogni picco corrisponde a una ben precisa energia caratteristica dello specifico atomo.
La tecnica permette di determinare, con diverse sensibilita’, tutti gli elementi chimici con numero atomico superiore del Boro, quindi la gamma di elementi che possono essere registrati comprende praticamente quasi tutta la tavola periodica. Si possono altresi’ ottenere mappe di distribuzione degli elementi nella zona in esame.
Determinazione dei valori di umidita’ con apparecchiatura “Hoechst”
la prova determina la percentuale in peso di acqua presente nella muratura e si basa sulla relazione chimica “Carburo di Calcio + acqua = Acetilene”, un gas la cui quantita’ in un recipiente ermetico e’ facilmente misurabile mediante manometro.
LAVORAZIONI
CRONOLOGIA DELL’INTERVENTO
Preconsolidamento
Lavorazione prevista quando gli elementi architettonici sono in avanzato stato di degrado e anche un blando intervento di pulitura potrebbe asportare lo strato superficiale.
Pulitura
E’ normalmente effettuata con acqua nebulizzata, integrata, ove lo sporco fosse piu’ consistente, mediante impacchi con carbossimetilcellulosa e dissolventi estrattori calibrati per l’intervento specifico (sali di ammonio in soluzione satura, E.D.T.A., ecc.).
Non si prevede ne sabbiatura, ne idrosabbiatura.
Tali lavorazioni, infatti, asporterebbero la patina superficiale modificando la porosita’ corticale che innescherebbe quindi nuovi e piu’ veloci processi di degrado (l’eventuale sabbiatura e’ prevista esclusivamente mediante l’uso d’inerti specifici: carbonato di calcio, bicarbonato di sodio, farina di mais, gusci di noce, ecc.)
Restauro
Riguarda sia il consolidamento di parti staccate, o in fase di distacco, sia lo strato corticale.
Se richiesto, sono compresi la formazione di calchi per la riproduzione di elementi mancanti o completamente degradati.
Protezione corticale
Il trattamento, su specifica richiesta, potra’ essere eseguito con silani monomeri per l’idrofobizzazione e con cere naturali quale antiscritta.
La realta’ di un edifico storico-monumentale richiede molteplici metodologie di intervento, che devono essere commisurate alle specifiche esigenze e che, seppur simili, possono essere estremamente diverse.
Peter Cox da oltre sessant’anni ha maturato esperienze su edifici storico-monumentali con molteplici tipologie di paramenti (pietra naturale e artificiale, intonaci decorati, intonaci a graffito, cotto, mosaici, ecc.) e per ogni singola tipologia propone l’intervento piu’ appropriato.
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