Problemi di consolidamento di matrici lapidee di differente microstruttura esposte a sollecitazioni ambientali e microclimatiche di varia origine
Problems of consolidation of stones with different microstructure exposed to various environmental solicitations
Creators: name: Mameli, Pier Luca <1969>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2012
Subjects: ING-IND/22 Scienza e tecnologia dei materiali

description: Questa ricerca presenta i risultati di una indagine volta a verificare la reale efficacia di rinforzo corticale su rocce carbonatiche di differenti caratteristiche mineralogiche, utilizzando consolidanti inorganici in soluzione acquosa quali l’Ossalato Ammonico (AmOX) e il Diammonio Fosfato Acido (DAHP). Le matrici carbonatiche scelte sono quelle del marmo invecchiato e una biomicrite. Sui campioni sono state effettuate indagini (SEM,MIP,XRD,MO,TG-DTA) di caratterizzazione prima e dopo i trattamenti volte a valutare eventuali effetti di rinforzo e misure fisiche di suscettività all’acqua. L’efficacia dei consolidanti inorganici è stata comparata con diversi consolidanti organici e ibridi presenti in commercio ed utilizzati in ambito conservativo. L'efficacia si è mostrata fortemente legata al fabric del materiale e alle modalità di strutturazione del prodotto di neomineralizzazione all’interno della compagine deteriorata. Nel caso del trattamento con  AmOx il soluzione acquosa al 4%,  la whewellite è l’unica fase di neoformazione riscontrata;  la sua crescita  avviene con un meccanismo essenzialmente topochimico. Nei materiali carbonatici compatti si possono ottenere  solo modesti spessori di coating di neoformazione; per le rocce porose, contenenti difetti come lesioni, pori o micro-fratture, l’efficacia del trattamento può risultare più incisiva. Questo trattamento presenta lo svantaggio legato alla rapidissima formazione dei cristalli di whewellite che tendono a passivare le superfici impedendo la progressione della reazione; il vantaggio è connesso alla facile applicazione in cantiere. Nel caso del DAHP sulla matrice carbonatica trattata, si formano cluster cristallini contenenti specie più o meno stabili alcune  riconducibili all’idrossiapatite. La quantità e qualità delle fasi, varia fortemente in funzione della temperatura, pH, pressione con conseguenze interferenza nelle modalità di accrescimento dei cristalli. Il trattamento alla stato attuale appare comunque di notevole interesse ma allo stesso tempo difficilmente applicabile e controllabile nelle reali condizioni operative di un cantiere di restauro.
description: We present the results of a survey aimed at assessing the actual effectiveness of a cortical reinforcement over carbonate rock, using as inorganic consolidants in an aqueous solution the ammonium oxalate (AmOx) and diammonium phosphate acid (DAHP). We chose the carbonate matrix of a marble naturally degraded, and a biomicritic stone with poor physical and mechanical qualities. We carried out over the samples several characterisation exams (SEM,MIP,XRD,MO,TG-DTA) before and after the treatments, aimed at evaluating possible reinforcement effects and physical measures of susceptibility to water. We compared the effectiveness of inorganic consolidants against several organic and hybrid consolidants sold on the market. The relative effectiveness of these treatments is strongly bounded both to the structure of the material and to the structuring of the neomineralisation in the deteriorated structure. Regarding the treatment with AmOx (aq) of weight 4%, the whewellite was the only new formation phase found, and its growth takes part in a topochemical process. In compact materials, it is only possible to obtain small depths of new formation coating, while in porous and deteriorated rock with ruptures and micro-fractures, the treatment results in a more effective reinforcement. This treatment has its disadvantages in the extremely quick formation of whewellite crystals tending to passivate the surfaces and to impede the reaction progression. As an advantage it can be easily used on the working site. Regarding the DAHP, crystalline clusters are formed over the carbonate matrix, and they contain species referable to the hydroxiapatite. The quantity and quality of the phases changes greatly depending on temperature, pH, pressure, and, as a result, the phase of crystal-increase is modified. At this stage the treatment appears to be of great interest but at the same time it is hard to use it and control it in a real working site.