Visualizzazioni totali

I fenomeni di efflorescenza e sub-efflorescenza


Per comprendere i meccanismi di degrado dei materiali lapidei (siano essi naturali o artificiali), è importante conoscerne il tipo di porosità, definita come l’insieme degli spazi vuoti esistenti all’interno della sua massa solida.
 La porosità totale è data dalla somma di due tipologie di porosità: aperta e chiusa. Tuttavia, ai fini della conservazione è considerata solo la prima, in quanto valuta i pori che sono direttamente a contatto con la superficie esterna e che, quindi, permettono l’ingresso di gas e liquidi all’interno del materiale lapideo. 
I pori variano sia nella forma (sferica, cilindrica, a collo di bottiglia, conica o lamellare) che nel raggio (da pochi μm fino ad alcuni mm). Ciò comporta che la porosità, misurabile con diverse tecniche, può essere inferiore all’1% in alcune rocce ignee (come i basalti o le trachiti), 1-2 % (per i marmi ed i graniti), fino al 40-50% in alcuni tufi, biocalcareniti, malte e mattoni cotti a bassa temperatura. 

A causa di questa proprietà possiamo affermare che il degrado “viaggia” all’interno del materiale il cui mezzo principale è l’acqua. Le forze di attrazione che si stabiliscono tra la superficie del materiale e le molecole dell’acqua sono maggiori di quelle esistenti tra le molecole stesse dell’acqua. Nelle pareti dei pori questa affinità provoca la risalita dell'acqua in direzione verticale (vincendo la forza di gravità). Questa altezza, descritta dall’equazione di Jurin, è maggiore nei capillari stretti rispetto a quelli con diametro più grande (figura 1). 
Figura 1– Altezze di risalita capillare in funzione del diametro del capillare. 

La presenza di acqua all’interno del materiale lapideo può provocare stress meccanici e fenomeni di gelo/disgelo, favorire la crescita di biodeteriogeni, solubilizzare sostanze (inquinanti atmosferici e sali solubili) che innescano reazioni chimiche.

Il degrado da sali solubili è dovuto a fenomeni di solubilizzazione/cristallizzazione, idratazione/disidratazione e assorbimento igroscopico.
Un parametro fondamentale di questi composti (come si evince anche dal nome) è la solubilità, definita come la massima quantità in grammi di soluto che, in determinate condizioni di temperatura (T) e forza ionica (μ), può essere disciolta in 100 grammi di solvente. Quando la soluzione è sovrasatura, cioè il solvente contiene più soluto di quello che è in grado di solubilizzare, si forma un corpo di fondo. La cristallizzazione ha origine per raffreddamento o evaporazione. Il primo caso interessa quei sali la cui solubilità diminuisce con il diminuire della temperatura, dunque raffreddando il sistema aumenta la saturazione della soluzione. Il secondo è legato all’aumento di concentrazione di sale, conseguente alla diminuzione di solvente per evaporazione.
L’acqua che si muove all’interno di una struttura porosa (figura 2) trascina con sé i sali disciolti in essa. Se l’evaporazione dell’acqua è lenta, i sali possono ricristallizzare producendo efflorescenze sulla superficie del materiale e provocando un danno estetico.
Mentre, quando l’evaporazione è repentina, la cristallizzazione avviene all’interno della porosità. In questo caso si parla di sub-efflorescenze e l’accrescimento dei cristalli, avvenendo all’interno del materiale, genera delle tensioni (pressione di cristallizzazione) sulle pareti dei pori tali da portare a danni di natura strutturale, fratturazioni e disgregazioni.
Figura 2 - Condizioni ambientali scatenanti i fenomeni di efflorescenza e sub-efflorescenza (da G. Torraca, 2009, p.86)

I più frequenti sali solubili sono:
• Solfati: presenti in acque, leganti aerei, atmosfere inquinate e marine, terreni agricoli; sono inoltre prodotti dai solfobatteri. Nelle murature è frequente trovare il gesso e il solfato di magnesio (MgSO4 · nH2O) solitamente provenienti dalla solfatazione del carbonato di calcio o magnesio, in presenza di atmosfere inquinate.
• Carbonati: sono naturalmente presenti nelle acque, negli inerti delle malte, ma soprattutto derivano dalla carbonatazione ad opera della CO2 dei rispettivi ossidi presenti nei leganti idraulici.
• Cloruri: estremamente pericolosi a causa della loro elevata solubilità ed igroscopicità, possono essere depositati sui materiali lapidei tramite aerosol marini.
• Nitrati: provenienti dall’ossidazione dei nitriti prodotti dalla decomposizione di materiale organico, oppure dalla formazione di acido nitrico a partire dagli ossidi di azoto prodotti dalla combustione degli idrocarburi.
Inoltre, alcuni Sali possono cristallizzare con un numero diverso di molecole d’acqua nel loro reticolo cristallino, a seconda delle condizioni microclimatiche in cui avviene la formazione dei cristalli. Alcuni esempi sono la tenardite (Na2SO4 × H2O), la mirabilite (Na2SO4 × 10H2O) e il gesso (CaSO4 × 2H2O). I sali molto solubili che idratano con grande facilità sono detti igroscopici e rendono impossibile la completa asciugatura della superficie in cui si trovano poiché, ogni volta che l’umidità relativa dell’aria va oltre il valore di equilibrio con la soluzione satura, la superficie si umidifica nuovamente.

Solo conoscendo la natura chimica dei sali solubili è possibile indagarne la provenienza per poi intervenire (qualora sia possibile) provando ad arrestarne la comparsa all’interno della porosità del materiale lapideo.

Emanuele 

Bibliografia 
Montoto M. (2003), Petrophysics at the rock matrix scale: Hydraulic properties and 
petrographic interpretation, ENRESA Report online.
Montoto M., Mateos F. (2006) Characterization of water pathways in low permeable rocks 
at the rock matrix scale: methodological review, Journal of Iberian Geology, 32(2):197-213. 
 
Normal 7/ 81. Assorbimento d'acqua per immersione totale - capacita di imbibizione. 
UNI 8458-83 Prodotti lapidei - Terminologia e Classificazione. 
 
UNI 11087:2003, Beni culturali - Materiali lapidei naturali ed artificiali - Determinazione del 
contenuto di sali solubili. 
Silvestroni P., Chimica generale. Con elementi di inorganica e con problemi numerici, CEA, 1997. 
Torraca G. (2009) Lectures on materials science for architectural conservation, The GettyConservation Institute. 


Commenti

Etichette

Archeologia Emanuele Dell'Aglio Metalli Silvia Soncin Chimica Conservazione Film&Art Colore Restauro Analisi Diagnostiche Tecniche non invasive Diagnostica non invasiva Musei Resti Umani Spettroscopia Raman UNESCO Carta Degrado Spettroscopia Datazione Elettrochimica Imaging News from Diagnostic World Ceramica Coloranti Dipinti Film Lapidei Medioevo Pittura Research for Cultural Heritage Spettrometria di Massa Spettrometro di Massa Studi di provenienza Vetro Alessadra Virga Archeometria Arte Contemporanea Audiovisivi Bronzo Corrosione ENEA Gemme Laser Libri Machine Learning Materiali Materiali di origine animale Museo NfDW Papiri Picasso Piombo Rame Sincrotrone Voltammetria di Microparticelle arte libro tecnica pittorica tessuti vegetali Adorazione dei Magi Alimenti Antropologia Archeoastronomia Artemisia Gentileschi Biodeterioramento Cervello Cinema Costantino D'Orazio Dagherrotipia Data Science Diagnosta Egitto Ercolano Firenze Galleria degli Uffizi Gialli di cadmio Graphic Novel Inquinamento Atmosferico Legno Leonardo da Vinci Luce Mass Spectrometry Materiali cartacei Memoria Michelangelo Microscopia Monitoraggio Nanomateriali Ottica Papiri carbonizzati Parchment Pellicole Prodotti innovativi Proteine Restauro digitale Rinascimento Roma SERS Storia del Restauro Strumenti musicali Tecnologie Termoluminescenza Van Gogh Vesuvio ZooMS acceleratori adesivi biologia calce cancro del bronzo colla colorante dipinti ad olio doratura inchiostri isotopi stabili leganti pulitura radiocarbonio raggi-X supporto scrittorio ANEDbc ANOVA ATR Ablation Actinobatteri Adriana Iuliano Affresco Alabastro Alberto Angela Alessandro Guiccioli Ambiente Amedeo Modigliani Analisi degli Isotopi Stabili Analysis of variance Anton Cechov Antonio Stradivari Arazzi Archeologia Giudiziaria Archeologia Invisibile Archeologia subacquea Archeology Archeomafie Architettura Argento Arsenico Arte Povera Arte moderna Artista Assorbimento Atacama Attribuzione Autobiografia Avorio Azzurrite Beatrice Luzi Benedetta Vitale Benzotriazolo Bible Bioprodotto Biopulitura Birra Blu Bolzano Book CERN CSGI Caffè Calchi Cammeo Campus Ravenna Cantiere Cappella Scrovegni Caravaggio segreto Casa del Bicentenario Cemento Ceprano Christie's Chrozophora tinctoria Ciclo pittorico Cile Cina Cinquecento Cioccolato Cleaning Codice dei beni culturali Colori Conservazione Preventiva Coppa di Licurgo Coronavirus Crimini contro il Patrimonio Culturale Cromatografia DESY DNA Datazione U-Th Datazione al radiocarbonio Declorazione Diamanti Diffrattometria Neutronica Dimorfismo Sessuale Donatello ESRF Edmond de Belamy Elementi in traccia Emanuele Imbucci Enrico Lo Verso Esposizione Eufronio FT-IR Falsificazione Fenici Ferro Final Portrait Fotocatalizzatori Fotoemissione Fotografia Fotoluminescenza Francesca Gherardi Frida Kahlo Fruizione Gaia Servadio George Byron Gesso Giacometti Gioacchino Rossini Golden Lilium Gallery Goujian Gran Sasso Heinrich Schliemann Howard Carter INFN IRMS Idrogel Nanostrutturato Il viaggio a Reims Illuminazione Imaging XRF Inibitori Biologici Insetti Internet of Things Intervista Io sono fuoco Isabella Otto Italia Ivano Marescotti John Ruskin KHA LIF Laboratorio Laboratorio Arvedi di Diagnostica Non-Invasiva Lapislazzuli Laser Scanner Lazurite Leonardo MIUR Macchina di Antikythera Margaret Keane Maria Bernadette Melis Marina Abramovic Marmo Matisse Maya Blu Mercurio MiBACT Michelangelo Buonarroti Michelangelo infinito Microclima Microscopia elettronica ESEM Microstruttura Mikhail Bulgakov Modelli tridimensionali Modigliani Modì Monetazione Romana Mozia Muoni Murex Brandaris Musei Vaticani Musei virtuali Museo Archeologico dell'Alto Adige Museo Egizio Nanocellulosa Nanotecnologie Nasiergel Nastri magnetici Neandertal Nopalgel Northumbria University Notre Dame de Paris Obvious Occhio Opera lirica Opera&Art Opificio delle Pietre Dure Ossidiane Ottica Non Lineare PIXE Padova Palazzo Guiccioli Palmira Percezione Performance Pergamena Perkin Peste Petrografia Philippe Daverio Physically Based Renderer Piogge acide Pompei Porcellana Porpora Porpora di Tiro Potere Risolutivo Progetto Grande Rilevanza Italia - Messico RGB Rafael Parra Reazioni chimiche Reggia Rendering Repliche Research Riflessione Risoluzione SEM-EDS Sacra Sindone Sali solubili Salvator Mundi Scientia ad Artem3 Seconda Armonica Sheele Sindone Sistina Smaltino Smeraldo Sofia Podestà Solfatazione Spettroscopia FTIR Spettroscopia di Impedenza Elettrochimica Sticky-Shed Syndrome Stonehenge Storia dell'arte Storie dell'arte Storie di Sant'Orsola Street art Strontium isotopes Strumenti ad arco TEM TLS Tecnica EVA Teleri Teoria del Restauro Terahertz The cleaner Titanio Tiziana Pasciuto. Tomografia Computerizzata (CT) Tomografia a Raggi X a Contrasto di Fase Turismo Tutankhamon Università di Bologna Urina VIMP VMP Valentina Risdonne Venaria Reale Venezia Verde Vermeer Victoria and Albert Museum Vinegar Syndrome Vino Violini Viollet-le-Duc Visione Vittore Carpaccio William Turner Workshop XPS XRF Zooarchaeology Zucchero affreschi algoritmo ametista art bagnabilità cera ciclotrone cinabro cloro code colla animale colla di bue colla forte collanti colorante di sintesi cultural heritage dieta escher foglia d'oro formula chimica garavella giallo indiano i colori dell'anima idrogel il gesto dell'arte illusioni ottiche imprimiture liuteria manoscritti medievali marine reservoir effect mauveina minerali mosaico mostra nastri adesivi natura del materiale nerofumo oli siccativi origine animale origine vegetale oro particelle pelle pietre preziose processo fotossidativo proteomica protoni registri mortuari Milano rimozione ritratto rosso significato sintetici solubilità sostanze adesive statistica storia del papiro storico dell'arte tempere tempere polisaccaridiche tempere proteiche tempo di presa tintura tinture triangolo di Teas viola viscosità Ötzi
Mostra di più