dipartimento architettura e design - diagnostica per il restauro · 2005. 1. 26. · corso di...

Corso di Laurea in Restauro Architettonico - AA. 2004-2005 - Diagnostica per il restauro

Università di Genova - Facoltà di Architettura

Corso di Laurea in Restauro ArchitettonicoAnno accademico 2004- 2005

Diagnostica per il restauroArch. Luisa De Marco

• Alcuni esempi di tecniche analitiche di laboratorio

• Alcuni esempi di indagini sulle strutture


Le indagini di laboratorio

In genere, richiedono il prelievo di un campione e, spesso, la sua preparazione per renderlo idoneo all’analisi.

Sono quindi tecniche ‘invasive’, in quanto esigono l’asporto di una porzione di materiale dal manufatto, per quanto piccola.

Rispetto al campione, queste indagini possono essere ‘distruttive’, cioè richiederne la distruzione, in fase di esecuzione, oppure ‘non distruttive’, e allora consentono l’esecuzione di più indagini sul

medesimo campione.

L’esecuzione di indagini va perciò attentamente pianificata, sulla base di un programma diagnostico che includa:

• diverse forme di raccolta delle informazioni (le vicende storiche dell’edificio, l’osservazione diretta, il dialogo con esperti di altre discipline, ecc.)

• il tipo e il numero di campioni• l’ordine di esecuzione delle indagini


Il prelievo dei campioni - 1

Il prelievo dei campioni deve essere attentamente programmato, in relazione al problema da indagare, alle

analisi da eseguire, alle condizioni dell’opera, sulla base di alcuni criteri:

• numero minimo dei campioni

• riduzione al minimo delle perturbazioni del campione in fase di prelievo e prima dell’esecuzione dell’indagine

• rappresentatività massima del problema oggetto di indagine

• scelta dei punti di prelievo• dimensioni minime dei campioni


Il prelievo dei campioni - 2

Esistono poi diversi modi di prelevare il campione, in base all’indagine che si intende eseguire e al problema che si intende chiarire:p. globale, quando si intenda studiare manufatti organizzati per strati (policromie, finiture superficiali, etc.) o stratificazioni dovute al degrado e consiste nell’asportazione di una porzione continua di materiale che contenga tutti gli ‘strati’ da studiare (carotaggi o microprelievi);

p. selettivo, consiste nella scelta di un solo ‘strato’ o fase, o tipo di alterazione (usando il bisturi, piccole lame o scalpelli);

p. multigraduale, prelievi selettivi in sequenza, condotti a profondità discrete esignificative per il tipo di informazioni che si cerca di raccogliere.


Preparazione dei campioni - sezioni sottili e cross sections

Si tratta di uno dei più diffusi sistemi di preparazione dei campioni. Il sezionamento dei campioni offre infatti la possibilità di acquisire numerose informazioni sul manufatto.Le indagini eseguibili sul campione così trattato sono essenzialmente di due tipi:

• indagini ‘ottiche’ (intese in in senso lato, includendo tutte le tecniche che utilizzano radiazioni di varia natura)

• indagini per la caratterizzazioni chimico fisica

Esistono due tipi di sezioni:• le sezioni comuni, o cross sections, che presentano una superficie

piana, costituente una sup. perpendicolare alla sup. del manufatto;• le sezioni sottili, che presentano due piani paralleli molto ravvicinati

Il campione viene preparato mediante inclusione in un un blocco di resina che non interagisce con il campione stesso, quindi sottoposto ad abrasione o taglio al microtomo (sez. sottili)


Intonaco dipinto

Strato di alterazione (Sali)


I restauri della facciata delle Basilica di S. Pietro -il programma diagnostico

• Monitoraggio ambientale

E’ stato previsto un articolato programma di indagini preliminari che ha compreso:

• Verifica di interventi precedenti e di alcune lesioni storicizzate, con: – termografia

– georadar ad alta frequenzaIN SITU

Parte IN SITU, parte in laboratorio

• Caratterizzazione dei materiali e del loro degrado, mediante:

Le informazioni ottenute riguardano la composizione elementare, la struttura cristallografica e la struttura morfologica dello strato degradato, la porosità della pietra, la natura dei pigmenti impiegati per le coloriture del paramento e le condizioni di conservazione di questi strati pittorici.

– microscopia ottica,– microscopia elettronica (SEM),– analisi termogravimetrica,– diffrazione di Raggi X,– spettroscopia ai raggi X (EDS)– la tomografia acustica– indagine microbiologica


Restauro della Cappella degli Scrovegni (PD)

Il programma diagnostico preliminare al restauro degli affreschi ha compreso:• studio microclimatico della cappella e degli scambi ambiente/superficie • indagini sugli affreschi e sul supporto murario

Obiettivi delle indagini:• comprendere quali fossero i meccanismi di degrado che affliggevano gli

affreschi giotteschi• verificare la distribuzione e l’intensità della solfatazione;• determinare la qualità e la quantità dei sali solubili presenti sulla superficie

pittorica• definire il sistema di pulitura e consolidamento

Le tecniche analitiche impiegate sono state:• Rilevazione dell’umidità assoluta relativa, specifica, e della temperatura• Microscopia ottica• Microscopia elettronica• Indagine SEM-EDS (microscopio elettronico a scansione con microanalisi a raggi x a

dispersione di energia)• Diffrattometria X


Restauro della Leggenda della Vera Croce (AR)Il progetto di conoscenza ha incluso:• rilievo del microclima • determinazione della composizione atmosferica in vicinanza

del dipinto• analisi dei materiali pittorici• esami stratigrafici delle superfici pittoriche

Le indagini eseguite sui dipinti murali sono state:• fotografia in luce normale• fotografia in fluorescenza UV• fotografia in IR• riflettografia IR• microscopia ottica (analisi stratigrafica)• microscopia SEM- EDS• Spettrofotometria FT-IR• Gas- cromatografia

Le indagini hanno consentito di individuare le caratteristiche del clima e del particellato dell’atmosfera indoor, materiali e tecniche pittoriche utilizzati, le sostanze usate nei restauri precedenti o formatesi a seguito di questi, la presenza di sali solubili, in particolare solfati.


Microscopia otticaLa microscopia è uno metodo di osservazione diretta di oggetti di dimensioni assai

ridotte, che mette in evidenza particolari in genere invisibili ad occhio nudo.Il microscopio ottico è costituito da sistema di lenti che produce una immagine

ingrandita del campione. Per ottenere un alto ingrandimento (~ 1000x) si realizza un doppio sistema di lenti.

Nel campo del restauro, risulta molto utile il basso ingrandimento (10-40x) e, in genere, non si va oltre il 500x.

La microscopia costituisce uno degli accertamenti di base nella maggior parte degli studi su manufatti artistici e architettonici.

Essa utilizza la luce naturale o artificiale incidente sul campione (luce riflessa), o quella emessa o trasmessa dal campione (luce trasmessa).I metodi di illuminazione del campione sono diversi in base alla sostanza da esaminare:a campo chiaro, in luce trasmessa (per oggetti traslucidi)a campo scuro, usato soprattutto per preparati biologiciin luce polarizzata trasmessa, per osservazioni mineralogiche, petrografiche, cristallografichein luce polarizzata riflessa.


arenaria


Microscopia elettronicaSi tratta di un metodo di osservazione indiretto, applicato ad oggetti molto ridotti e con il quale si possono raggiungere ingrandimenti estremamente elevati.Esistono due tipi di microscopia elettronica:in trasmissione (TEM) (fino a 1.000.000x)

a scansione (SEM) (fino a 100.000x)

L’esame SEM si basa sul principio per cui il campione bombardato da un fascio di elettroni ad alta energia può essere retroriflesso dalla superficie analizzata.

Il pennello di elettroni scandisce sistematicamente in senso orizzontale e verticale il campione, ricoprendolo interamente.

L’immagine percepibile costituisce una ricostruzione elettronica del campione, basata sul modo diverso di riflettere il fascio da parte del campione, dovuto alla sua natura e geometria, e non un suo ingrandimento diretto.


Microscopia elettronica


Le analisi chimiche

Le analisi chimiche comprendono un insieme esteso di metodi, siaqualitativi sia quantitativi, che consentono di stabilire la presenza e

il tenore di un determinato elemento all’interno di un campione.

Esse, in genere, sono distruttive, in quanto prevedono la trasformazione del campione in altre sostanze, o la sua

scomposizione (analisi) negli elementi componenti.

Si passa da indagini molto semplici, come i ‘saggi alla tocca’ (un esempio è la valutazione del pH con le cartine ‘tornasole’) basati sull’uso di sostanze reattive che, in presenza di determinati composti o elementi, producono una colorazione caratteristica, ad indagini più complesse come le cromatografie o certe analisi elettrochimiche.


Le analisi chimiche

Esse comprendono, tra le altre:la cromatografiala termogravimetriala titolazionela turbidimetriala volumetriala conduttometria (a. elettrochimica)


Analisi chimichela cromatografiaAnalisi quantitativa. E’ un procedimento di separazione di sostanze disciolte, basato sul loro assorbimento selettivo da parte di solidi porosi o polveri compattate. La separazione rende possibile la quantificazione dei diversi componenti di una sostanza.Esistono diversi tipi di cromatografia, tra cui l’analista può scegliere in base al problema da risolvere, la cromatografia può essere attuata anche con fasi gassose, ed allora è detta gas-cromatografia.Viene usata per l’identificazione di sostanze organiche, è molto precisa e utilizza campioni molto piccoli, dell’ordine del microgrammo.

la termogravimetriaanalisi puntuale che consente di misurare la variazione di peso subita da un campione sottoposto a riscaldamento. Questo provoca un processo di decomposizione chimica con sviluppo di gas e conseguente perdita di peso. Mediante pesatura in continuo, è possibile registrare le variazioni di peso del campione e costruire un ‘termogramma’. L’identificazione delle diverse sostanze che via via si degradano, viene fatta per comparazione.


Analisi chimichela turbidimetriaanalisi condotta per via ottica e basata sulla reazione alla luce da parte di una soluzione della sostanza in esame.L’analisi si basa sui fenomeni ottici che si verificano quando un mezzo contenente particelle in sospensione viene attraversato dalla luce. L’assorbimento della luce dipende dalla quantità di sostanza sospesa, dimensione delle particelle e curva granulometrica. Le misurazioni si effettuano per confronto con campioni a composizione nota o per mezzo di strumenti fotoelettrici. Utilizzata nel controllo dell’inquinamento atmosferico, e per la caratterizzazione di alcuni intonaci.

la conduttometria (a. elettrochimica)analisi puntuale che consente di misurare la conducibilità elettrica di una soluzione, come parametro utile per la caratterizzazione chimico fisica del materiale disciolto.La conducibilità dipende dalla concentrazione di ioni presenti (ad es. sali disciolti) e dal tipo di ioni (ve ne sono di più e meno conducibili)Le analisi conduttometriche permettono di valutare il contenuto globale di sali solubili in acqua contenuti in un campione (siano essi componenti naturali o di neoformazione)


Analisi chimichela titolazionemetodo chimico con cui si determina la quantità di componenti chimici di una sostanza (titolo). Per titolazione si intende la quantificazione percentuale di una sostanza eseguita mediante analisi volumetrica.Ad una soluzione della sostanza in esame si aggiungono volumi crescenti di una soluzione di un reattivo opportuno, di titolo noto (cioè della quale si conosce la quantità di reattivo) allo scopo di determinare una reazione nota con la sostanza che si vuole quantificare. La determinazione della quantitàavviene valutando il volume di reattivo aggiunto, comparando con apposite tabelle di riferimento. (es. dosaggio di calce libera in campione di intonaco disciolto in HCl)

la volumetriametodo basato sull’osservazione delle reazioni chimiche che avvengono tra la sostanza in analisi e appositi reagenti in soluzione, per valutare la concentrazione delle prime.L’indagine viene condotta aggiungendo progressivamente entro una soluzione di volume definito un reattivo a concentrazione nota. Si provoca così una reazione che, in base alla quantità di reagente usato, consente di stabilire la quantità di componente nella sostanza in esame.


Diffrattometria XIndagine non distruttiva delle strutture cristalline. Essa sfrutta la capacità dei raggi X di attraversare corpi opachi e di rivelarne le caratteristiche interne.Si basa sulla proprietà per cui gli atomi di una sostanza attraversata dai raggi X agiscono come ostacoli diffrangenti. Se gli atomi o le molecole sono disposti in modo disordinato si avrà diffusione (fenomeno per cui un

fascio luminoso viene riflesso in tutte le direzioni) del fascio di raggi, se invece sono ordinati, si avrà diffrazione (fenomeni di propagazione delle onde elettromagnetiche che non si accordano con la legge di propagazione rettilinea delle onde nei mezzi omogenei).

Studiando le modalità di diffrazione del fascio di raggi, è possibile risalire alla caratterizzazione microstrutturale di una sostanza.

La diffrattometria è impiegata per l’individuazione di sostanze cristalline (ad. es. per lanalisi petrografica o la determinazione di sali)

Può essere applicata anche a campioni ridotti in polvere.


Diffrattometria X


Analisi spettraliQueste indagini sono di tipo qualitativo e quantitativo, e consentono l’identificazione molto precisa di elementi presenti in un composto anche in traccia.

Essi sono basati sulla proprietà che ogni elemento chimico, sottoposto a radiazione (dall’infrarosso ai raggi X o gamma), assume comportamenti che variano in base al tipo di radiazione cui è sottoposto e possono comprendere:

l’assorbimento selettivo della radiazione da cui è colpito (Spettrometria di assorbimento atomico)

l’emissione di protoni, o elettroni, e di una determinata quantità di energia (Spettrografia Auger)

la vibrazione e la deformazione, con conseguente liberazione di energia (radiazione) (Spettrometria di assorbimento infrarosso)

instabilità atomica/elettronica, con conseguente liberazione di energia (radiazione) (Spettrometria di emissione di fiamma, spettrometria di emissione nell’ultravioletto)


Indagini sulle struttureEsistono diversi metodi di indagine sulle strutture, che consentono di valutare lo stato fessurativo del manufatto, la capacità di resistenza dei materiali e delle strutture.

Metodi applicabili in situEstensimetria, monitoraggio tramite estensimetri o individuazione dei movimenti delle lesioni mediante fessurimetri, valutazioni degli strapiombi e dei dislivelli, misurazioni degli stati tensionali(martinetto piatto), livelli di falda, etc.

Metodi applicabili in laboratorioProve per la determinazione caratteristiche meccaniche dei materiali (resistenza a compresione, a trazione, agli urti, etc.)

Metodi basati sulla modellizzazioneStudio agli elementi finiti, fotoelasticimetria.


Magnetometia (indagine in situ)

Tecnica analitica non distruttiva, attiva, condotta in situ, utilizzata per individuare corpi metallici con proprietà magnetiche, invisibili perché inclusi in materiali inerti (terreno, murature, conglomerati).

La magnetometria permette di individuare lunghezza, diametro e numero dei ferri di armatura dei calcestruzzi.

Essa è utilizzata anche in campo archeologico, con le stesse finalità.


http://www.lrmh.culture.fr

http://www.beniculturali.it

http://www.giottoagliscrovegni.it/temp/001.html

Ulteriori informazioni utili sulle indagini scientifiche utili nel campo del restauro si possono trovare sui siti:

dipartimento architettura e design - diagnostica per il restauro · 2005. 1. 26. · corso di...

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