MATERIALI LAPIDEI

• Aspetti generali

• Classificazione

• Caratterizzazione

• Degrado

• Restauro

STRUTTURAForma dei singoli minerali componenti una roccia, dimensioni, aggregazione

TESSITURADisposizione spaziale dei componenti, orientazione, reciproci rapporti

esistenti tra i costituenti la roccia

Calcare Marmo

raffreddamento

MAGMA

Sistema chimico-fisico naturale, nel quale prevale una fase liquida di composizione

comunemente silicatica.

E’ generalmente un sistema eterogeneo (fase liquida, una o più fasi solide, fase

gassosa)

Viscosità

Densità

Temperatura (intervallo di cristallizzazione)

MAGMA

Principali componenti

silice (40-75%, valori espressi come percentuali in peso)

allumina (10-20%)

ossidi di ferro (2-12%)

calcio (1-12%)

magnesio (tracce-12%)

sodio (1-8%)

potassio (tracce-7%).

Nella fase gassosa è presente principalmente vapore acqueo; anidride carbonica,

acido cloridrico, anidride solforosa, ecc. sono presenti in quantità minori.

Un magma viene definito acido (persilicico, percentuale di silice superiore al 65%) o

basico (iposilicico, percentuale di silice inferiore al 52%). Un magma con una

percentuale di silice compresa fra 52% e 60% è detto neutro, intermedio o

mesosilicico.

La temperatura è compresa fra 1350°C e 750°C

TIPI DI METAMORFISMOMetamorfismo regionale: interessa una grande estensione di rocce (decine, fino a centinaia

di chilometri) in aree sottoposte a movimenti orogenetici che provocano un aumento

generalizzato di temperatura e di pressione. Dà origine a nuove e particolari tessiture.

Il metamorfismo di carico è un tipo particolare di metamorfismo regionale; esso è dovuto

all'aumento di pressione provocato dal peso delle rocce soprastanti (spessore fino ad alcuni

chilometri) in zone sottoposte a movimenti orogenetici. Dà origine a nuovi minerali e a nuove

strutture.

Metamorfismo di contatto: interessa settori di limitata estensione (decine e centinaia di

metri); è causato dall'aumento di temperatura connesso ad intrusioni magmatiche. Viene

interessata un'aureola di rocce (aureola di contatto) intorno all'intrusione. Dà origine a nuovi

minerali ed a strutture caratteristiche; i suoi effetti diminuiscono man mano che ci si allontana

dall'intrusione.

Metamorfismo dinamico: è causato dall'aumento di pressione in prossimità di zone di

frattura o di faglia (aree tettoniche). Interessa zone molto limitate; dà luogo a nuove strutture

e tessiture.

FATTORI DEL METAMORFISMO

Gradiente geotermico circa 1 °C ogni 30 m in aree continentali stabili

Pressione di carico prodotta dalle rocce e sedimenti che sovrastano una determinata zona

della crosta

Pressione orientata causata da spinte dirette secondo direzioni definite

LIMITI DEL METAMORFISMOIl metamorfismo ha luogo in u n intervallo di temperatura compreso fra circa 300 °C (al di

sotto di essa non avvengono reazioni e si rientra nei processi sedimentari di alterazione e

diagenesi) e 800 °C (temperatura al di sopra della quale non può sussistere una roccia allo

stato solido; quando questa temperatura viene superata si produce la fusione differenziale

o anatessi con formazione di nuovi magmi).

CARATTERIZZAZIONEMassa volumica (UNI EN 1936)

apparent density (ρb)ratio between the mass of the dry specimen and its apparent volume

apparent volumevolume limited by the external surface of the specimen, including any voids

volume of the solid partdifference between the apparent volume of the

specimen and the volume of the voids (open and closed pores)

real density (ρr)ratio between the mass of the dry specimen and the volume of its solid part

Massa volumica [kg/m3] Materiale

< 1000 Pomici

1000-1500 Tufi vulcanici, calcareniti

1500-2500 Calcari teneri, arenarie porose, peperini, travertini

2500-3000 Calcari compatti, dolomie, graniti, porfidi

> 3000 Basalti, graniti, anfiboli

CARATTERIZZAZIONEPorosità (UNI EN 1936)

open porosityratio (as a percentage) between the volume of

the open pores and the apparent volume of the specimen

total porosityratio (as a percentage) between the volume of pores

(open and closed) and the apparent volume of the specimen

Assorbimento d’acqua (UNI EN 14617-1)

maximum amount of water absorbed by the material when soaked in deionized water at room temperature and pressure, expressed as a percentage of the dry mass of the sample.

Determinazione della resistenza chimica (UNI EN 14617-10)

The resistance to a chemical attack is the characteristic which defines the behaviour of a floor/wall covering material in contact with chemically aggressive agents, that is potentially able, to react with the surface itself, corroding it, penetrating it permanently or anyway altering the visible aspect.

The deteriorating action of the chemical aggressive can generate two different effects:− a real chemical action, according to which the alteration of the surface is due to the chemical reaction between the aggressive agent and some constituents of the surface itself;− a physical absorbing action, in accordance to which the aggressive agent is able to penetrate the surface, so that the removal is extremely difficult or not possible.

CARATTERIZZAZIONE

Determinazione della resistenza al gelo e al disgelo (UNI EN 14617-5)

The principle of this test method is the determination of the ratio between the flexural strength of specimens after 25 freeze/thaw cycles and that of unfrosted specimens. One freeze/thaw cycle includes freezing part, when water saturated specimen is loaded into freezer (temperature –20 °C ± 5 °C) and thaw part, when frosted specimen is immersed in tap water (temperature 20 °C ± 5 °C).

Resistenza a compressione (UNI EN 14617-15)

Resistenza all’urto (UNI EN 14617-9)

The impact resistance is determined by the dropping of a spherical steel ball from given increasing heights until the specimen breaks.

25f

ff

RMKM

R=

CARATTERIZZAZIONE

Resistenza all’abrasione (UNI EN 14617-4)�The test method is based on scraping off the upper face of the agglomerated stone specimen by an abrasive material under standard con ditions.

�The abrasive required for this test is corundum (wh ite fused aluminium oxide, i.e, alumina) with grit size of F80 according to standar d ISO 8486-1. It shall not be used for more than three times.

�The result is the dimension of the length of the co rd of each indentation to the nearest 0,5 mm

CONDUCIBILTÀ TERMICA

Materiale λ [W/(m∙K)]

Acciai inossidabili 11 – 19

Leghe di alluminio 76 – 235

Mattone 0.46 – 0.73

Calcestruzzo 0.8 – 2.4

Granito 1.2 – 4.2

Marmo 1.3 – 2.9

Travertino 0.8 – 2.1

Sughero 0.035 – 0.048

Legno (long / trasv) 0.31 – 0.38 / 0.15 – 0.19

Schiume polimeriche 0.023 – 0.08

Nelle rocce magmatiche (es. granito) sono evidenti: una direzione (verso) lungo la quale la

roccia si divide più facilmente rispetto alle altre direzioni; un'altra (secondo) normale al

verso, lungo la quale la divisione è più difficile; una terza (contro) normale alle altre lungo

la quale la divisione è nettamente più difficile.

Nelle rocce sedimentarie il verso è identificato dalle superfici di stratificazione. Il secondo

e il contro sono individuati di conseguenza.

Nelle rocce metamorfiche il verso è identificabile con i piani di scistosità.

PIETRE DA COSTRUZIONE

Fattore geologicoRiferito alle caratteristiche degli affioramenti geologici

Fattore petrograficoRiferito alle caratteristiche costitutive (chimiche, fisiche…)

colore, durezza, lavorabilità...

Fattore economicoRiferito alle possibilità di sfruttamento degli affioramenti geologici

Fattore esteticoRiferito agli effetti che si possono ottenere dall’uso di un determinato materiale

Raccomandazioni NorMaL – 1/88. Alterazioni macroscop iche dei materiali lapidei: lessico

(CNR-ICR 1990, Roma)

ALTERAZIONE CROMATICA : Alterazione che si manifesta attraverso la variazione di uno o più parametri che definiscono il colore: tinta (hue), chiarezza (value), saturazione (chroma). Può manifestarsi con morfologie diverse a seconda delle condizioni e può riferirsi a zone ampie o localizzate.

ALVEOLIZZAZIONE : 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.

CONCREZIONE: Deposito compatto generalmente formato da elementi di estensione limitata, sviluppato preferenzialmente in una sola direzione non coincidente con la superficie lapidea. Talora può assumere forma stalattitica o stalagmitica.

CROSTA: 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.

DEFORMAZIONE: Variazione della sagoma che interessa l'intero spessore del materiale e che si manifesta soprattutto in elementi lastriformi.

DEGRADAZIONE DIFFERENZIALE : Degradazione da porre in rapporto ad eterogeneità di composizione o di struttura del materiale, tale quindi da evidenziarne spesso gli originali motivi tessiturali o strutturali.

DEPOSITO SUPERFICIALE : Accumulo di materiali estranei di varia natura, quali, ad esempio, polvere, terriccio, guano ecc. Ha spessore variabile e, generalmente, scarsa coerenza ed aderenza al materiale sottostante.

DISGREGAZIONE: Decoesione caratterizzata da distacco di granuli o cristalli sotto minime sollecitazioni meccaniche.

DISTACCO: Soluzione di continuità tra strati superficiali del materiale, sia tra loro che rispetto al substrato: prelude in genere alla caduta degli strati stessi. Il termine si usa in particolare per gli intonaci e i mosaici. Nel caso di materiali lapidei naturali le parti distaccate assumono spesso forme specifiche in funzione delle caratteristiche strutturali e tessiturali, e si preferiscono allora voci quali crosta (v.), scagliatura (v.), esfoliazione (v.).

EFFLORESCENZA : Formazione di sostanze, in genere di colore biancastro e di aspetto cristallino, polverulento o filamentoso, sulla superficie del manufatto. Nel caso di efflorescenze saline, la cristallizzazione può talvolta avvenire all'interno del materialeprovocando, spesso, il distacco delle parti più superficiali: il fenomeno, in questi casi, prende il nome di criptoefflorescenza o di subefflorescenza.

EROSIONE: 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).

Raccomandazioni NorMaL – 1/88. Alterazioni macroscop iche dei materiali lapidei: lessico

(CNR-ICR 1990, Roma)

ESFOLIAZIONE : Degradazione che si manifesta con distacco, spesso seguito da caduta, di uno o più strati superficiali subparallelifra loro (sfoglie).

FRATTURAZIONE O FESSURAZIONE : Degradazione che si manifesta con la formazione di soluzioni di continuità nel materiale e che può implicare lo spostamento reciproco delle parti.

INCROSTAZIONE: Deposito stratiforme, compatto e generalmente aderente al substrato, composto da sostanze inorganiche o da strutture di natura biologica.

LACUNA : Caduta e perdita di parti di un dipinto murale, con messa in luce degli strati di intonaco più interni o dei supporto (v. anche mancanza).

MACCHIA : Alterazione che si manifesta con pigmentazione accidentale e localizzata della superficie; è correlata alla presenza di materiale estraneo al substrato (per esempio: ruggine, sali di rame, sostanze organiche, vernici),

MANCANZA : Caduta o perdita di parti. Il termine, generico, si usa quando tale forma di degradazione non è descrivibile con altre voci del lessico. Nel caso particolare degli intonaci dipinti si adopera di preferenza lacuna (v.).

PATINA : Alterazione strettamente limitata a quelle modificazioni naturali della superficie dei materiali non collegabili a manifesti fenomeni di degradazione e percepibili come una variazione dei colore originario dei materiale. Nel caso di alterazioni indotteartificialmente si usa di preferenza il termine patina artificiale.

PATINA BIOLOGICA : 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.

PELLICOLA : Strato superficiale di sostanze coerenti fra loro ed estranee al materiale lapideo. Ha spessore molto ridotto e può distaccarsi dal substrato, che in genere si presenta integro.

PITTING: Degradazione puntiforme che si manifesta attraverso la formazione di fori ciechi, numerosi e ravvicinati. I fori hanno forma tendenzialmente cilindrica con diametro massimo di pochi millimetri.

POLVERIZZAZIONE : Decoesione che si manifesta con la caduta spontanea del materiale sotto forma di polvere o granuli.

PRESENZA DI VEGETAZIONE : Locuzione impiegata quando sono presenti licheni, muschi e piante.

RIGONFIAMENTO: Sollevamento superficiale e localizzata dei materiale, che assume forma e consistenza variabili.

SCAGLIATURA : Degradazione che si manifesta col distacco totale o parziale di parti (scaglie) spesso in corrispondenza di soluzioni di continuità del materiale originario. Le scaglie, costituite generalmente da materiale in apparenza inalterato, hanno forma irregolare e spessore consistente e disomogeneo. Al di sotto possono essere presenti efflorescenze (v.) o patine biologiche (v.).

CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2

CaCO3 + H2SO4 + H2O → CaSO4·2H2O + CO2

CARATTERISTICHE DEL CONSOLIDANTE

• Compatibilità: assenza di reazioni con il substrato

•Penetrazione: deve penetrare il più possibile e

distribuirsi uniformemente sulla superficie trattata

•Durabilità: deve essere stabile nel tempo e resistere agli

attacchi atmosferici e agli agenti inquinanti

•Reversibilità: un consolidante è considerato reversibile

se è solubile in un solvente che, pur portandolo in

soluzione, non intacchi il materiale lapideo