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La diagnostica mineralogico petrografica nello studio delle malte antiche
Fabio Fratini
Fabio FratiniCNR-ICVBC [email protected]
Malte antiche e malte da restauro: leganti, aggregati, impastiAosta 14 dicembre 2007
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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)
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La caratterizzazione di una malta:
- legante
- aggregato
- additivi e altri componenti
- confezionamento dell’impasto
- messa in opera
- fase di presa
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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
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L’aggregato
- origine- sabbia/ghiaia di depositi sedimentari
- frantumazione di rocce
- composizione
- granulometria
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Il confezionamento dell’impasto
impasto grasso
impasto magro- rapporto legante/aggregato
- distribuzione dell’aggregato
- quantità di acqua d’impasto porosità
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Messa in opera
orientazione dei granuliapplicazione di pressione
Fase di presa
attenzione nel mantenere la malta umida
fessurazione da ritiro
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Le tecniche di studio mineralogico-petrografiche
composizione mineralogica
- diffrazione a raggi x (XRD)
- osservazioni in sezione sottile in luce trasmessa al microscopio ottico
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Diffrazione a raggi X
- sul campione totale
- sul legante separato
- sull’aggregato separato
- sui frammenti non cotti e sui grumi di calce
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sui frammenti non cotti, grumi e sul legante separato:
XRD composizionemineralogica
CalciteVateritePortlanditeBruciteHydromagnesiteMagnesite TobermoriteEttringiteThaumasite
calce magnesiaca
cemento
cemento in degrado
calce non carbonatata
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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
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Quantità di legante
Palazzo Te a Mantova (sec XVI)malta magra
Cupola Duomo Firenze (sec XV)malta grassa
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Selezione dell’ aggregato
Carceri della Penitenza (sec XVII)Palazzo Steri-Palermo
granulometria bimodale
Terme romane di Fiesole (I sec)granulometria unimodale
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Forma dell’aggregato
Tursi (MT)granuli angolosi
Palazzo Steri (PA) (sec XVII)granuli arrotondati
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Distribuzione dell’aggregato
Duomo Prato (XII-XIV sec)aggregato mal distribuito
Cupola Duomo Firenze (sec XV)aggregato ben distribuito
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Orientazione dei granuli
Campanile Duomo Pietrasanta(XV-XVI sec)
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Composizione dell’aggregato
Montarrenti (SI) (sec XII)aggregato carbonatico
Cupola Duomo Firenze (sec XV)sabbia silicea
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Composizione dell’aggregato
Chiesa di Santa Maria della Pietà aSquillace (sec XIII) granuli biotitici
Rocca di Pietracassa-val d’Era aggregato di frammenti serpentinitici
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Composizione dell’aggregato
600 µm
600 µm
Pompei-Insula IX, granuli di roccia vulcanica cristallina
Pompei-Insula IX, cristalli di pirosseni di origine vulcanica
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Composizione dell’aggregato
600 µm
Campanile Duomo Pietrasanta (XV-XVI sec), granuli metamorfici
Pompei-Insula IXframmenti di scorie vulcaniche
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Composizione dell’aggregato
Duomo Orvieto (XII-XIV sec)aggregato gessoso
Rocca di Radicofani (SI)frammento di malta di reimpiego
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Composizione aggregato
Terme romane di Fiesole (I sec)malta di impermeabilizzazione a cocciopesto
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Struttura del legante
Rocca di Radicofani(SI)legante a struttura microsparitica
Statua dell’Appennino di Giambologna,Pratolino (FI), (sec XVI), legante astruttura micritica
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Tipo di legante
Montarrenti (SI), legante magnesiaco
Cupola Duomo Firenze (sec XV), legante debolmente idraulico
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Tipo di legante
Borgo Medievale di Torino, pietra artificiale di Casa Cuorgné (fine XIX sec), legante idraulico
cemento Portland
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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
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Ricristallizzazioni
Sainte Baume (Provenza) cristallizzazioni di idromagnesite
Terme romane di Fiesole (I sec), riprecipitazione calcitica
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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
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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
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Grumi di legante
Statua dell’Appennino di Giambologna,Pratolino (FI) (sec XVI)
Palazzo Te a Mantova (sec XVI)
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Grumi di legante
Chiesa di Santa Maria della Pietà aSquillace (CZ) (sec XIII)
Montarrenti (SI)
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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
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Difetti
Montarrenti (SI) disgregazione in un grumo
Statua dell’Appennino di Giambologna,Pratolino (FI), (sec XVI), fessure da ritiro in un grumo
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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)
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Aspetti del legante
Rocca di Radicofani(SI)legante a struttura microsparitica
Cupola Duomo Firenze (sec XV), Legante a struttura micritica
100 µm
100 µm
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Carsulae, rivestimento cisterna romana
100 µm
400 µm
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Spello, malta romana
Genova, mura del XIV sec
400 µm
400 µm
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Rocca di Radicofani(XII-XV sec)
Narni, malta romana Ponte di Augusto
400 µm
400 µm
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Acquedotto romano a Quarto (Firenze)
150 µm
200 µm
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- 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