La diagnostica mineralogico petrografica nello studio delle malte antiche

Fabio Fratini

Fabio FratiniCNR-ICVBC Firenzef.fratini@icvbc.cnr.it

Malte antiche e malte da restauro: leganti, aggregati, impastiAosta 14 dicembre 2007

Le malte

Miscela di leganti inorganici od organici, aggregati

prevalentemente fini, acqua ed eventuali aggiunte e/o additivi

organici e/o inorganici (o una miscela di solo legante ed acqua)

in proporzioni tali da conferire all’impasto, allo stato fresco una

opportuna lavorabilità ed allo stato indurito adeguate

caratteristiche fisiche, meccaniche, di aspetto , di durabilità, ecc.

(Doc UNI 10924)

La caratterizzazione di una malta:

- legante

- aggregato

- additivi e altri componenti

- confezionamento dell’impasto

- messa in opera

- fase di presa

I leganti inorganici

leganti aerei - calci calciche- calci magnesiache

leganti idraulici - calce idraulica naturale - leganti a base di PortlandLeganti

leganti idraulicizzati - calce + pozzolana- calce + terracotta macinata- calce + caolino cotto

gesso

L’aggregato

- origine- sabbia/ghiaia di depositi sedimentari

- frantumazione di rocce

- composizione

- granulometria

Il confezionamento dell’impasto

impasto grasso

impasto magro- rapporto legante/aggregato

- distribuzione dell’aggregato

- quantità di acqua d’impasto porosità

Messa in opera

orientazione dei granuliapplicazione di pressione

Fase di presa

attenzione nel mantenere la malta umida

fessurazione da ritiro

Le tecniche di studio mineralogico-petrografiche

composizione mineralogica

- diffrazione a raggi x (XRD)

- osservazioni in sezione sottile in luce trasmessa al microscopio ottico

Diffrazione a raggi X

- sul campione totale

- sul legante separato

- sull’aggregato separato

- sui frammenti non cotti e sui grumi di calce

sui frammenti non cotti, grumi e sul legante separato:

XRD composizionemineralogica

CalciteVateritePortlanditeBruciteHydromagnesiteMagnesite TobermoriteEttringiteThaumasite

calce magnesiaca

cemento

cemento in degrado

calce non carbonatata

Osservazioni petrografiche in sezione sottile

aggregato

rapporto legante/aggregato

- composizione - forma dei granuli - granulometria- distribuzione nell’impasto- orientazione dei granuli

originevagliaturafrantumazione

attenzione nella preparazione

pressione nella messa in opera (intonaco)

impasto grassoimpasto magro

frammenti non cottigrumi di calce

pietra da calce utilizzata,attenzione nella preparazione della calce

porositàquantità d’acqua utilizzata nell’impasto,problemi di ritiro

Quantità di legante

Palazzo Te a Mantova (sec XVI)malta magra

Cupola Duomo Firenze (sec XV)malta grassa

Selezione dell’ aggregato

Carceri della Penitenza (sec XVII)Palazzo Steri-Palermo

granulometria bimodale

Terme romane di Fiesole (I sec)granulometria unimodale

Forma dell’aggregato

Tursi (MT)granuli angolosi

Palazzo Steri (PA) (sec XVII)granuli arrotondati

Distribuzione dell’aggregato

Duomo Prato (XII-XIV sec)aggregato mal distribuito

Cupola Duomo Firenze (sec XV)aggregato ben distribuito

Orientazione dei granuli

Campanile Duomo Pietrasanta(XV-XVI sec)

Composizione dell’aggregato

Montarrenti (SI) (sec XII)aggregato carbonatico

Cupola Duomo Firenze (sec XV)sabbia silicea

Composizione dell’aggregato

Chiesa di Santa Maria della Pietà aSquillace (sec XIII) granuli biotitici

Rocca di Pietracassa-val d’Era aggregato di frammenti serpentinitici

Composizione dell’aggregato

600 µm

600 µm

Pompei-Insula IX, granuli di roccia vulcanica cristallina

Pompei-Insula IX, cristalli di pirosseni di origine vulcanica

Composizione dell’aggregato

600 µm

Campanile Duomo Pietrasanta (XV-XVI sec), granuli metamorfici

Pompei-Insula IXframmenti di scorie vulcaniche

Composizione dell’aggregato

Duomo Orvieto (XII-XIV sec)aggregato gessoso

Rocca di Radicofani (SI)frammento di malta di reimpiego

Composizione aggregato

Terme romane di Fiesole (I sec)malta di impermeabilizzazione a cocciopesto

Struttura del legante

Rocca di Radicofani(SI)legante a struttura microsparitica

Statua dell’Appennino di Giambologna,Pratolino (FI), (sec XVI), legante astruttura micritica

Tipo di legante

Montarrenti (SI), legante magnesiaco

Cupola Duomo Firenze (sec XV), legante debolmente idraulico

Tipo di legante

Borgo Medievale di Torino, pietra artificiale di Casa Cuorgné (fine XIX sec), legante idraulico

cemento Portland

Reazione legante-aggrgato

Campanile Duomo di Pietrasanta(XV-XVI sec), bordo di reazione con laterizio

Ponte di Augusto a Narni(fine I sec ac), bordo di reazione con selce

Ricristallizzazioni

Sainte Baume (Provenza) cristallizzazioni di idromagnesite

Terme romane di Fiesole (I sec), riprecipitazione calcitica

Resti di pietra da calce parzialmente cotti

Duomo di Prato (XII-XIV sec) incotto di Pietra Alberese

Cupola Duomo Firenze (sec XV) incotto di Pietra Alberese

Resti di pietra da calce parzialmente cotti

Chiesa di Santa Maria della Pietà aSquillace (CZ) (sec XIII),

Campanile Duomo di Pietrasanta(XV-XVI sec), incotto di marmo

Grumi di legante

Statua dell’Appennino di Giambologna,Pratolino (FI) (sec XVI)

Palazzo Te a Mantova (sec XVI)

Grumi di legante

Chiesa di Santa Maria della Pietà aSquillace (CZ) (sec XIII)

Montarrenti (SI)

Difetti

Cupola Duomo Firenze (sec XV) fessure da ritiro

Cappella Tornabuoni (sec XV), Basilica di Santa Maria Novella (FI) porosità per eccesso di acqua d’impasto

Difetti

Montarrenti (SI) disgregazione in un grumo

Statua dell’Appennino di Giambologna,Pratolino (FI), (sec XVI), fessure da ritiro in un grumo

Cosa non si riesce a fare in sezione sottile

- capire se il legante è una calce idraulica naturaleottenuta da cottura di calcari marnosi (indizi possono venire dai resti di cottura)

- capire se il legante è una calce idraulica naturaleottenuta da cottura di calcari silicei (indizi possono venire dai resti di cottura)

- capire se sono stati aggiunti additivi idraulicizzanticome caolino cotto e farina fossile

- capire se il legante è un legante idraulico moderno(indizi possono venire da tracce di alite e belite non idratata)

Aspetti del legante

Rocca di Radicofani(SI)legante a struttura microsparitica

Cupola Duomo Firenze (sec XV), Legante a struttura micritica

100 µm

100 µm

Carsulae, rivestimento cisterna romana

100 µm

400 µm

Spello, malta romana

Genova, mura del XIV sec

400 µm

400 µm

Rocca di Radicofani(XII-XV sec)

Narni, malta romana Ponte di Augusto

400 µm

400 µm

Acquedotto romano a Quarto (Firenze)

150 µm

200 µm

- le malte, materiali spesso dall’ aspetto dimesso, non nobile, ma ricchissimi di informazioni e degni di essere studiati e conservati

...ed è importante ricordare che moltissimi dati possono essere acquisiti da un semplice studio di tipo petrografico