Morfologia del Degrado Metodi di Intervento per la Conservazione delle Superfici - Antonio Sansonetti Istituto per la Conservazione e ...
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Morfologia del Degrado Metodi di Intervento per la Conservazione delle Superfici Antonio Sansonetti Istituto per la Conservazione e Valorizzazione dei Beni Culturali
Gneiss compatti
• serizzi o sarizzi
Granito di Baveno
Marmi
• Marmo di Candoglia
• Marmo di Ornavasso
• Marmo di Crevola d’Ossola
Pietre verdi
• peridotite • Pietra d’Oira
ALPSTONE
Paesaggi, Architetture, Uomini
beola
• lastricati e cordonature
• coperture
• mensole e architravi
• balconi e scale
• murature ordinarie
struttura minuta e
listata
beola
struttura a “ghiande”
parallele tra loro
ALPSTONE
Paesaggi, Architetture, Uomini
Manufatto
Monitoraggio
& Nessun trattamento Diagnosi
Manutenzione
Intervento di conservazione
Intervento di conservazione
eseguito
Decisione
Norma Tecnica UNI 11182/2006
Normal Beni Culturali
Frontespizio della
versione NorMaL 1/88
ICOMOS
Illustrated Glossary on Stone Deterioration Pattern
http://www.icomos.org/en/what-we-do/disseminating-
knowledge/publicationall/monuments-and-sites/116-english-
categories/resources/publications/261-monumentsasites-xv
Glossario ICOMOS
6 gruppi composti da 2/11 termini
Crack & Detachment Material Loss Discoloration Biological
Deformation & Deposit Colonization
• Crack • blistering • alveolization • crust • alga
• Deformation • bursting • erosion • deposit • lichen
• delamination • mech.damage • discoloration • moss
• disintegration • missing part • efflorescence • mould
• fragmentation • perforation • encrustation • plant
• peeling • film
• scaling • glossy aspect
• film
• patina
• soiling
Alterazione Cromatica Calcare Nero Bergamasco Calcare Alberese
Alveolizzazione
Puddinga della Val d’Aosta
Calcarenite Leccese
Colature Traccia ad andamento verticale. Frequentemente se ne ritrovano numerose ad andamento parallelo
Colonizzazione Biologica
Concrezione
Calcare Botticino e arenaria Travertino
Non presente nel Lessico 11182Crosta Nera Deformazione
Marmo MarmoDegradazione Differenziale Gesso Selenite Marmo
Deposito Disgregazione
superficiale
Pietra d’IstriaEfflorescenza Distacco Intonaco
Erosione Esfoliazione Prasinite Val d’Aosta Arenaria di Sarnico
Fratturazione o fessurazione Calcare Marmo
Fronte di risalita Materiale ceramico Intonaco
Graffito vandalico Pietra Intonaco
Incrostazione Travertino Marmo
Lacuna
Macchia
Dipinto su rocciaMancanza Intonaco Marmo
Patina Patina biologica
Marmo
Marmo Pietra di FinalePolverizzazione Presenza di
Non presente nel Lessico 11182 vegetazione
MarmoRigonfiamento malta
Scagliatura
Puddinga della val
Calcare marnoso
d’AostaDistacchi e rigonfiamento
ALPSTONE
Paesaggi, Architetture, UominiALPSTONE Paesaggi, Architetture, Uomini
ALPSTONE Paesaggi, Architetture, Uomini
Distacchi e mancanze
ALPSTONE
Paesaggi, Architetture, UominiALPSTONE Paesaggi, Architetture, Uomini
Beola: Scagliatura
Serizzo:
disgregazione
da sali solubili
e idrolisiIntervento di Conservazione delle superfici • Pulitura • Consolidamento superficiale • Sigillature e Integrazioni • Protezione
perché pulire? L’oggetto è degradato? quali tra i metodi di pulitura è il più adatto per l’oggetto considerato? il trattamento è adatto? quali sono le proprietà fisiche e chimiche dell’oggetto e del degrado? quale prodotto toccherà le aree degradate senza interagire con l’oggetto? come lavora il trattamento? il trattamento è sicuro per l’operatore e per l’oggetto? il trattamento è nocivo per l’ambiente? quale sarà l’effetto della pulitura? quando fermarsi? quanto insistere? come si presenterà l’oggetto dopo essere pulito? è intaccata la stabilità dell’oggetto? quanto spesso ci sarà bisogno di pulire l’oggetto in futuro?
• Requisiti
– efficacia nella rimozione di tutte le sostanze dannose
(quali incrostazioni, polveri, sali solubili...)
– non nocività nei confronti del substrato (non
provocare danni diretti o indiretti al materiale)
– assenza di sottoprodotti dannosi
– non invasività o nocività per l’operatore e l’ambiente
– controllabile (rispettare la patina naturale o eventuali
strati intenzionali da conservare)Materiali da rimuovere Croste nere Scialbi Pitture Vecchi trattamenti Biodeteriogeni Sali solubili Graffiti Macchie colorate Depositi di particellato Fumi grassi Altro
Cos’è il DANNO ? produrre variazioni superficiali (abrasioni o micro-fratture) produrre un aumento della porosità superficiale
Per superfici di pregio storico-artistico
-tecniche chimiche
- acqua nebulizzata o “atomizzata”
- impacchi acquosi con materiali assorbenti
- impacchi di soluzioni acquose con materiali assorbenti
- impacchi con solventi organici con materiali assorbenti
- soluzioni o sospensioni acquose ad azione solvente o
complessante
- resine a scambio ionico
-tecniche fisiche
- pulitura laser
- laser Nd:YAG λ 1064 nm
- laser Nd:YAG λ 532 nm
- tecniche meccaniche
microaerabrasivatura a secco con sistema tradizionale
microaerabrasivatura con sistema a vortice a secco
con acquaLe proprietà uniche dell'acqua si originano dalle interazioni tra l'H di una molecola e il doppietto solitario di elettroni di un'altra molecola d'acqua. Questa interazione è chiamata legame ad idrogeno. Queste interazioni possono originarsi in tutte le molecole in cui sia presente un H su un gruppo donatore (-O-H or –N-H) ed un doppietto solitario su un gruppo accettore (O=C, O-H). A causa della sua polarità l'acqua interagisce bene con gli ioni.
La pulitura con acqua nebulizzata 1. temperatura ambiente (possibilmente superiore a 14°C) 2. attraverso ugelli idraulici (diametro dell’orifizio compreso tra 0.41 e 0.76 µm) 3. pressione di esercizio sufficiente a portare l’acqua alla quota di utilizzo 4. distanza tra gli ugelli e la superficie 40/50 cm 5. nebulizzare l’acqua verso l’alto in modo da consentire alle singole goccioline di depositarsi a pioggia sulla superficie lapidea in assenza di qualsiasi azione meccanica 6. effetto solvente dell’acqua viene esaltato dalla nebulizzazione (diametro tra 80 e 120 µm); l’elevata superficie delle goccioline d’acqua così ottenute permette di usare la minor quantità di acqua con il massimo effetto 7. si utilizza acqua deionizzata (conducibilità 3,5 µS/cm)
La pulitura con impacchi acquosi:
L’impacco è un formulato chimico a base di
acqua, agenti chimici di natura diversa e un supportante
Acqua deionizzata
Carbonato o Bicarbonato d’ammonio
Miscela AB57
Supportante: polpa di carta
polpa di cellulosa (carbossimetilcellulosa)
sepiolite
FATTORI da controllare
Il grado di purezza dell’acqua (conducibilità 3,5 µS/cm)
Il pH della soluzione (5.5 ≤pH≤8.0)
Il grado di purezza del supportante (no Sali)
Lo spessore dell’impacco
Il tempo di applicazione•Carbonato di ammonio: (NH4)2CO3
CaSO4 ·2H2O + (NH4)2CO3 (NH4)2SO4 + CaCO3 + 2H2O
GESSO SOLFATO D’AMMONIO ACQUA
CARBONATO D’AMMONIO CARBONATO DI CALCIO
Effetti indesiderati
Sbiancamento della superficie
Attacco chimico di specie sensibili al pH basico
(collanti, sost. proteiche, pigmenti)
ATTENZIONE al pH della soluzione!!
ai tempi di contatto
al lavaggio della superficieAB57 La composizione dell’AB57 formulata dall’Istituto Centrale del Restauro di Roma è la seguente: Acqua distillata 1000 cc Bicarbonato d’ammonio 30 gr Bicarbonato di sodio 50 gr EDTA (sale bisodico 25 gr dell’acido etilendiammino- tetracetico) Desogen (biocida) 10 cc Carbossimetilcellulosa 60 gr
NaOOC-CH2 CH2-COONa
+ CaSO4 EDTA
N-CH2-CH2-N
HOOC-CH2 CH2-COOH
CH2-COO—Ca—OOC-CH2
+ Na2SO4
N-CH2-CH2-N
HOOC-CH2
CH2-COOHprima della pulitura Trattamento con acqua nebulizzata
dopo la pulitura con acqua nebulizzataPulitura con microaerabrasivatura Impacco con carbonato a umido d’ammonio Sistema JOS
Pulitura Laser Laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Un Laser è composto da: il mezzo attivo, la sorgente di attivazione, il risonatore ottico. - Il mezzo attivo è formato da materiale solido, liquido o gassoso che, opportunamente stimolato, emette una radiazione; esso è responsabile della lunghezza d’onda di emissione. - La sorgente di attivazione, indispensabile per innescare la reazione, fornisce al materiale attivo l’energia che permette l’emissione della radiazione. - Il risonatore ottico è formato da un sistema di specchi che permette di amplificare le onde elettromagnetiche della luce laser. La radiazione laser è caratterizzata da: la lunghezza d’onda, la potenza e la modalità di emissione
Il laser può produrre luce ultravioletta, visibile e infrarossa
L’emissione laser può essere continua,
pulsata (impulsi lunghi nell’ordine dei ms – Normal Mode),
a flash (impulsi corti nell’ordine dei ns – Q-switched)
λ Lunghezza d’onda
Colore della radiazione
UV (0.2-0.4 µm) VIS (0.4-0.7 µm) IR (0.7-10 µm)
LASER Nd:YAG
t durata dell’impulso laser (milli sec, nano sec)
Laser a stato solido
E Energia dell’impulso (Joule) o potenza (Watt) λ Lunghezza d’onda
1064 nm o 532 nm
FL Fluenza o Densità di Energia (Joule/ cm2) Operante in regime Q-switch
(frequenza 30Hz)
t durata dell’impulso 7 ns
E energia dell’impulso 1 Jselezionando in modo opportuno i parametri di irraggiamento, i depositi di colore scuro e le croste nere sottoposti agli impulsi assorbono selettivamente l’energia della radiazione laser e vengono rimossi in seguito ad un effetto che puo’ essere di tipo: fotochimico (reazioni chimiche che avvengono soltanto per radiazioni ultraviolette) fototermico (dovuto alla conversione dell’energia utilizzata in calore) fotomeccanico (focalizzando impulsi ultracorti di elevata potenza di picco su aree molto piccole si ottengono vere e proprie vibrazioni meccaniche).
Vantaggi della pulitura LASER - minima invasività: non si richiede l’uso di sostanze chimiche, né il contatto con materiali abrasivi. Ciò permette di trattare strutture in avanzato stato di alterazione. È da ricordare però che la rimozione della crosta potrebbe comportare lo sgretolamento del substrato lapideo sottostante qualora esso si trovasse in stato di decoesione avanzata. - elevato grado di controllo: la rimozione dello strato di degrado avviene in modo molto progressivo e controllabile dall’operatore in quanto ogni impulso interessa spessori di pochi µm. - elevata precisione: il processo di pulitura interessa esclusivamente l’area illuminata dal fascio laser e quest’ultima può essere variata secondo necessità. - selettività: il differente assorbimento ottico della radiazione laser da parte dei materiali, in dipendenza del loro colore, può essere sfruttato per rendere la pulitura laser altamente selettiva ovvero, selezionando opportunamente i parametri di irraggiamento, è possibile produrre un’efficace rimozione dello strato di alterazione che però si arresta automaticamente quando il substrato più chiaro è riportato alla luce. - versatilità: le diverse sorgenti disponibili fanno si che il laser possa intervenire su differenti patologie di degrado.
microaerabrasivatura a secco tradizionale
micro-aero-abrasivi ad aria compressa
dotati di matita munita di ugello in grado di
proiettare un fine getto di polveri a base di
microparticelle di varia natura e durezza
del diametro medio di qualche decina di
micron (50-500 µm)
Possono essere variate la pressione di
esercizio e la natura e granulometria
dell’abrasivo
NATURA degli abrasivi
vetro, silice, allumina, carbonato di calciomicroaerabrasivatura a secco a vortice (brevetto Rotec® e JOS®) Nel sistema detto a “vortice” l’aria compressa e l’abrasivo sono portati da due tubi indipendenti e l’aria imprime all’abrasivo un moto vorticoso a spirale; questo sistema può anche avere sull’ugello un tubo che porta acqua per l’azione ad umido. Possono essere variate la pressione di esercizio di aria e acqua e la natura e granulometria dell’abrasivo.
Microaerabrasivatura con sistema JOS in cantiere a umido
Trattamenti Biocidi
• Sali di ammonio quaternario
• Benzalconio Cloruro
• Glifosate
Prodotti Commerciali
• Preventol
• Biotin
• AlgophaseConsolidanti
Coesione insieme di forze attrattive tra elementi
microstrutturali
¾ la maggior parte dei materiali artistici presentano microfratture
¾ nel tempo le fratture possono divenire rilevabili ad occhio nudo
¾ l’intervento ha l’obiettivo di ristabilire le proprietà meccaniche e
microstrutturali originarieConsolidanti
Riempimento
completo dei pori
Materiale Poroso + Consolidante
Riempimento
Parziale dei PoriConsolidanti
¾ Tipi di consolidanti
¾ organici e inorganici
¾ applicati in soluzione
¾ad evaporazione del solvente
¾meccanismo di polimerizzazione
¾applicati per fusioneMetodi di applicazione consolidanti ¾ Impacchi ¾ Impregnazione sotto vuoto ¾ Applicazione “fino a rifiuto” ¾ Immersione
Esempi di Consolidanti ¾ Fluosilicati (non più utilizzati) ¾ Resine siliconiche ¾ Resine acriliche (Paraloid, Primal) ¾ Alcoli polivinilici, Acetati di polivinile ¾ Esteri dell’acido silicico ¾ Ca(OH)2; Ba(OH)2 ¾ Ossalati
Protettivi ¾ Applicazione superficiale in strato sottile con funzione idrorepellente ¾ Importante ruolo dell’acqua nei processi degradativi di quasi tutti i manufatti artistici
Proprietà di un protettivo: per essere efficace …..
deve essere idrorepellente
goccia di acqua deposta su di una superficie
materiale idrofilo materiale idrorepellente
Idrofilia proprietà indipendente dalla porositàProprietà di un protettivo….
per non essere dannoso
¾ non deve modificare il colore di una superficie
¾ non deve modificare il gloss di una superficie
¾deve essere permeabile
¾ non deve produrre sottoprodotti dannosi
¾ deve essere reversibile
¾ deve essere durabile
Le stesse proprietà sono richieste ad un consolidanteMetodi di applicazione protettivi ¾ A spruzzo ¾ A pennello
Esempi di protettivi
¾ polisilossani
¾ resine acril-siliconiche
¾ resine acriliche (Paraloid)
¾ resine fluorurate
¾ cere microcristalline
Sistemi Antigraffito: protettivi….particolariProdotti Commerciali
• Paraloid B48 Metil-metacrilato copolimero
• Paraloid B44 Metil-metacrilato
• Paraloid B66 Metil-butil-metacrilato
• Paraloid B67 Isobutil-metacrilato
• Paraloid B72 Etil-metacrilato copolimero
• Elvacite 2044/46 Butil-metacrilato
• Acril 33 acrilica in emulsione
• Acril ME acrilica in microemulsione
• Primal AC 61/B60 A emulsioni (additivi in malte)
• Plexisol, Plextol, Acrysol (conservazione dipinti)
Variano leggermente le proprietà fisiche di
viscosità, TG, durezzaResine Siliconiche
¾ Gli aromatici conferiscono alla catena più flessibilità
¾ Gli alifatici sono più resistenti agli UV
¾ Più la catena alifatica è lunga, migliore è la resistenza agli
alcali; utile per i cementi.Prodotti Commerciali siliconici • DRI Film 104 alcossi silano prepolimerizzato • Dow Corning 3110 adesivo e riempitivo • Wacker 290 silossano oligomerico • Rhodorsil RC80 blend Si(OEt)4 + silossano • Blue Star silicones
Resine epossidiche
Tipologia più comune prodotta con Bis fenolo A
• adesivi strutturali irreversibili
• materiali compositi (fibre di vetro) commercializzata a partire da 1927-36
• pitture e rivestimenti
• resine termoindurenti tendono a subire grave degrado in
• adesivi per vetro, legno, pietra, metallo, seguito ad esposizione UV
ceramica
• stucchi in pasta grande versatilità (rigide/flessibili)
buona resistenza al caloreProdotti Commerciali Epossidici
• Araldite AW106/2020 / LY 554 (liquidi trasparente)
• Epo 121/127 adesivi in pasta
• Balsite Stucco bicomponente
• UHU Plus Adesivo bicomponente
• Epo – tek adesivo per vetri (R.I. ≈ R.I. vetro = 1.54)
Prodotti Commerciali Poliestere
• AraMetal
• Sintolit
• Resina poliestere S1119Prodotti Commerciali Vinilici • Polivinil alcol PVAl (protettivi e consolidante per film pittorico) • Polivinil acetato PVA (resina termoplastica) • Mowilith DS5/2, Mowital B60HH • Vinavil, Vinnapas (emulsioni) • Serie CM Bond • Gelvatol
Resine Fluorurate ¾ Polimero vinilico variamente funzionalizzato ¾ Lumiflon
Problemi di compatibilità tra malte • Accordo cromatico • Proprietà meccaniche • Dilatazione termica • Rilascio di sali solubili • Modalità di trasporto dell’acqua
Grazie dell’attenzione Antonio Sansonetti sansonetti@icvbc.cnr.it www.icvbc.cnr.it
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