Responsabile scientifico ed amministrativo del Progetto:
dott. G. Alessandrini, Centro Gino Bozza - Milano
Gruppi C.N.R. - I.N.C.B.D. che partecipano alla ricerca:
Centro "Gino Bozza" per lo studio della cause di deperimento e di metodi di conservazione delle opere d'arte - Milano
Centro per lo studio delle cause di deperimento e dei metodi di conservazione delle opere d'arte - Roma
Istituto per la conservazione delle opere d'arte - Lecce
Centro per lo studio della Geodinamica Alpina - Padova
Istituto sull'Inquinamento Atmosferico - Area di Ricerca - Roma
Istituto di Ricerche Tecnologiche per la Ceramica - Faenza
Istituto internazionale "Studi Federiciani" di Potenza, sezione distaccata presso la Soprintendenza di Catania
Istituto per lo studio dei fenomeni fisici e chimici della bassa ed alta atmosfera - Bologna
Istituto di Microbiologia - Facoltà di Scienze M.F.N. Università degli Studi Messina
PROGRAMMA DELLE INDAGINI SCIENTIFICHE
Giovanna Alessandrini, Centro CNR Gino Bozza per lo studio delle cause di deperimento e dei
metodi di conservazione delle opere d'arte - Politecnico, Milano
INDICI:
1. La scienza della conservazione
I problemi conservativi del patrimonio storico-artistico del nostro Paese vennero posti drammaticamente all'attenzione degli studiosi (indipendentemente dalla specifica disciplina) dopo le alluvioni di Firenze e di Venezia nel 1966. I danni provocati da questi eventi richiesero uno sforzo notevole (anche intellettuale) per affrontare il restauro di un vasto numero di opere. Si verificarono così le condizioni ideali per un approfondimento delle conoscenze teoriche sull'interazione manufatto/ambiente circostante e per un contemporaneo affinamento delle tecnologie per un intervento conservativo, intervento che, grazie all'influenza brandiana, fu indirizzato sempre più verso il rispetto massimo: "le opere d'arte architettoniche devono essere curate con gli stessi metodi e la stessa attenzione delle superfici pittoriche" dice Cesare Brandi nella relazione conclusiva del X)(IV Congresso Internazionale dell'Arte (Brandi, 1979).
Si assiste Così, soprattutto in Italia, ad un notevole sviluppo di studi e ricerche sia sulle cause di degrado del materiale costituente il manufatto, sia sui prodotti adatti a permettere il consolidamento di materiali disgregati e/o polverizzati e la idrorepellenza delle superfici, distinguendo ora lo scopo del consolidamento (impregnazione con un prodotto che, penetrando in profondità, migliori la coesione del materiale alterato e l'adesione fra questo ed il substrato sano) da quello della protezione (rallentare i processi i deterioramento creando un "film" impermeabile all'acqua che costituisce la fonte principale di degrado di una superficie esposta ai parametri ambientali). Un contributo determinante al nascere di quella che può definirsi come la scienza della conservazione fu apportato dai ricercatori degli organi istituzionali quali l'istituto Centrale del Restauro, i Centri all'uopo istituiti dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) a Milano, Firenze e Roma, i laboratori scientifici attivi presso alcune strutture periferiche del Ministero dei Beni Culturali (Soprintendenze), le Università.
"Conservare significa conoscere", é questa l'affermazione che costituisce il presupposto e la ragion d'essere della moderna scienza della conservazione. Riconosciuta l'indubbia verità di tale affermazione, ne deriva, oggi, che il progetto di intervento conservativo, sia che si tratti di un manufatto di interesse storico-artistico o di un centro storico caratterizzato da un tessuto edilizio come l'isola di Ortigia, può e deve essere elaborato solo sulla base di dati tecnico-scientifici acquisiti mediante la diagnostica. Qual'é allora l'obiettivo della diagnostica? La conoscenza puntuale dello stato di conservazione del materiale lapideo (intendendosi come "materiale lapideo" le pietre, gli stucchi, le malte, gli intonaci, i vetri ed i prodotti ceramici) impiegato storicamente, conoscenza perseguita dalla figura dell'esperto Scientifico che, ora come per il futuro, non dovrà mai mancare al fianco del Progettista e del Restauratore. Poiché tuttavia la scienza della conservazione racchiude in se un carattere interdisciplinare, l'Esperto Scientifico dovrà svolgere il suo compito attraverso un'azione coordinata di ricerca da parte di specialisti nelle diverse discipline afferenti alla conservazione (dalla chimica alla geologia, dalla fisica alla biologia ed all'ingegneria) e mirata alla conoscenza dei materiali lapidei nelle loro caratteristiche peculiari di tipo chimico, mineralogico-petrografico, fisico, all'identificazione di cause, meccanismi ed entità del degrado. Affinché il progetto di intervento conservativo sia corretto dal punto di vista tecnico ed attendibile dal punto di vista finanziario, é essenziale un'affidabile predisposizione del quadro diagnostico in funzione dell'obiettivo dell'operazione, stabilendo metodiche dettagliate per eliminare qualsiasi alea ed approssimazione dalle operazioni pratiche di cantiere.
Al Progetto di intervento deve quindi precedere il Progetto di diagnostica che, nella sua elaborazione (prima) ed attuazione (poi), deve tener conto delle linee-guida dettate dalla Commissione NorMaL che pongono, come presupposto al compimento della diagnostica, la mappatura degli elementi per qualità materica, il rilievo grafico e fotografico dello stato di conservazione del materiale, la mappatura delle forme di alterazione da cui dipende il campionamento, cioè il prelievo di campioni significativi dello stato di conservazione dei materiali da sottoporre alle analisi di laboratorio: una diagnostica attendibile per i diversi materiali in opera e rappresentativa del loro stato di conservazione é infatti la logica conseguenza di un corretto campionament
2. La diagnostica e la normativa: la Commissione NorMaL
Se attraverso la diagnostica si deve pervenire alla caratterizzazione del materiale impiegato in opera, all'individuazione delle cause e meccanismi di degrado, alla identificazione dell'interazione tra la superficie lapidea ed i parametri ambientali al contorno, alla valutazione dell'efficacia e nocività di prodotti ero metodologie impiegati nell'intervento, ci si può porre il problema di sapere quali sono le analisi tecnico-scientifiche che devono essere effettuate per addivenire ad una diagnostica significativa dello stato di conservazione del manufatto.
La molteplicità delle metodologie analitiche oggi a disposizione dei ricercatori ed il proliferare di nuove e sempre più sofisticate tecnologie adottabili nel corso di un intervento conservativo hanno imposto una normazione delle analisi da impiegare nella diagnostica; normazione che costituisce, anche per la conservazione dei manufatti storici così come per altri contesti scientifici ed industriali, un punto focale e l'unica possibilità per addivenire a risultati analitici attendibili, riproducibili e confrontabili.
Nasce Cosi, nel 1977, la Commissione NorMaL (Normativa Materiali Lapidei ), su iniziativa dei ricercatori dei tre Centri CNR su citati e dell'Istituto Centrale del Restauro. Scopo della Commissione é quello di "stabilire metodi unificati per lo studio delle alterazioni dei materiali lapidei e per il controllo dell'efficacia dei trattamenti conservativi di manufatti di interesse storico-artistico". Nel 1984, con proprio decreto, il Ministero per i Beni Culturali ha sancito ufficialmente l'attività della Commissione NorMaL che si articola in Gruppi di lavoro, ciascuno specializzato in una delle discipline coinvolte nella conservazione dei materiali oppure in una classe specifica di materiali (malte, ceramiche, vetri) oppure, infine, in problematiche particolari (grafica, umidità della struttura). All'attività dei Gruppi collaborano specialisti di diversa appartenenza, dal CNR al Ministero per i Beni Culturali, dall'Università all'Industria interessata al settore conservativo, a liberi professionisti (architetti e restauratori), per un totale, oggi, di 250 componenti. Si tratta di un'iniziativa unica al mondo nel campo della conservazione del patrimonio artistico tanto che, su richiesta degli operatori scientifici dei Paesi di lingua inglese e spagnola, i documenti elaborati fino al 1977 e pubblicati come "Raccomandazioni", sono stati tradotti nelle due lingue. I documenti elaborati dal 1997 verranno pubblicati come norme UNI (Ente Nazionale Italiano di Unificazione), sulla base di una convenzione tra il Ministero per i Beni Culturali e l'UNI che ha attivato nel proprio ambito la nuova Commissione UNI Beni Culturali/NorMaL . Ciò permetterà la partecipazione italiana ai lavori delle Commissioni della Comunità Europea attraverso l'attivazione di una nuova Commissione CEN per il settore conservativo, evitando Cosi che diventino operanti anche in Italia norme suggerite da altri Paesi con un diverso spirito conservativo.
3. La diagnostica per Ortigia
Sensibile alle problematiche relative al recupero del tessuto edilizio di Ortigia, oggi in uno stato estremamente precario di conservazione, ed in previsione di un piano organico di manutenzione straordinaria (prima) ed ordinaria (poi), l'Amministrazione Comunale di Siracusa ha voluto attenersi alle linee-guida imposte dalla scienza della conservazione dotandosi di uno strumento indispensabile quale il Codice di pratica professionale di cui é già stato ampiamente trattato da altro Autore (arch. Tiné, in questo numero della rivista). Premessa indispensabile alla elaborazione del suddetto Codice é la conoscenza materica del costruito esistente.
Nel mese di settembre 1997, l'Amministrazione Comunale di Siracusa ha stipulato una convenzione con il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) sulla base della quale il CNR si é impegnato ad effettuare tutte le analisi utili, sulla base delle indicazioni NorMaL, per la caratterizzazione e la valutazione dello stato di conservazione dei paramenti lapidei degli edifici di Ortigia.
Partecipano alle ricerche diversi laboratori (tab. 1), ciascuno secondo le competenze specifiche, che afferiscono all'Istituto Nazionale di Coordinamento Beni Culturali, creato nel 1996 dal CNR per una migliore gestione del proprio patrimonio, in termini di forze/uomo e di strumentazioni, nell'affrontare le poliedriche problematiche connesse con la conservazione dei Beni Culturali del Paese .
La diagnostica, oggi in corso, procede lungo tre linee di ricerca:
Le indagini (tab. 2 a, b),condotte secondo le indicazioni della normativa NorMal (Racc. NorMaL 20/85,1985), sono mirate a:
- qualificazione delle diverse pietre che sono state utilizzate, nel corso dei secoli, nell'edilizia di Ortigia, individuazione delle cave di provenienza (cave storiche e cave moderne), identificazione di cause e meccanismi di degrado (chimico, fisico, biologico);
- qualificazione delle malte per allettamento e per intonaci che sono state applicate sul costruito durante gli interventi di manutenzione succedutisi nel tempo, identificazione di cause e meccanismi di degrado (chimico, fisico, biologico).
Poiché, come oggi ampiamente riconosciuto dagli esperti scientifici, l'attendibilità di una diagnostica é intimamente dipendente dalla significatività dei campioni prelevati per le analisi di laboratorio, particolare attenzione é stata prestata alla fase di campionamento. A questo proposito, tenendo conto dell'estensione di Ortigia, si é reso necessario individuare siti-campioni prescelti in base ad un'indagine preliminare sull'impianto urbanistico condotta sul campo dall'arch. Teresa Campisi (si veda articolo in questo numero), siti-campioni che rispondevano a tipologie costruttive differenziate per materiali lapidei impiegati e per condizioni al contorno (vicinanza al mare, esposizione alle radiazioni solari ed al vento, intensità del traffico veicolare, dimensione degli spazi antistanti le costruzioni prescelte, ecc.). E' stata elaborata una scheda tipo di prelevamento (fig. 1), significativa della rappresentatività di ogni campione e facente riferimento a mappe areali opportunamente elaborate dall'arch. Campisi .
Poiché il comportamento in opera di un materiale lapideo é strettamente correlabile ai parametri ambientali al contorno, si rende necessario procedere anche alla valutazione dello stato igrometrico delle strutture (la migrazione di soluzioni saline nella struttura può influire in particolar modo sul comportamento degli intonaci) ed alla conoscenza degli agenti inquinanti l'atmosfera, che possono innescare particolari forme di alterazione nel materiale, sia attraverso opportuni rilevamenti attuali che attraverso l'analisi delle "serie storiche", cioè dei dati pregressi.
b) Verifica dell'efficacia di prodotti e/o sistemi atti alla bonifica delle murature dall'umidità ascendente
Poiché la causa principale del degrado che hanno subito nel tempo gli intonaci applicati sulle facciate degli edifici costituenti il tessuto edilizio di Ortigia, é legata alla risalita d'acqua per capillarità nella struttura muraria, é stata proposta, nell'ambito della convenzione precedentemente ricordata, la sperimentazione di prodotti (malte per intonaci di produzione attuale)e/o di sistemi elettrosmotici applicati, a titolo sperimentale, su un edificio-tipo, la ex caserma Caldieri messa a disposizione dall'Amministrazione Comunale. Preliminarmente all'applicazione dei prodotti ero del sistema a cura delle diverse imprese che hanno risposto all'invito loro rivolto dall'arch. Tiné (incaricato della stesura del Codice di pratica dall'Amministrazione comunale d'intesa con l'Assoindustria - Sezione Costruttori Edili di Siracusa), sono state effettuate misure mirate alla valutazione del contenuto igrometrico della struttura muraria, misure che verranno ripetute dopo almeno sei mesi dall'applicazione per una prima valutazione dell'efficacia del prodotto ero sistema. Contemporaneamente, presso i laboratori del Centro CNR Gino Bozza di Milano é iniziata la preparazione di provini di malta impiegando gli stessi prodotti applicati in sito. Su tali provini, dopo presa ed indurimento, si stanno effettuando le analisi necessarie a caratterizzare il materiale, adottando a tale scopo le normative NorMaL o, quando non esistenti, normative UNI o normative CEN (si veda Valentini in questo numero).
c) Verifica dell'efficacia di sistemi e prodotti per la manutenzione
Il Codice di pratica, come prevedibile, deve fornire tutte le indicazioni per un corretto intervento conservativo "'indirizzi metodologici", come ben si esprime Tiné nel suo testo), nel massimo rispetto degli elementi stilistici e strutturali dell'architettura preesistente. Tale risultato può essere raggiunto solo sulla base di prove sperimentali, cioè direttamente sulla realtà attuale. La convenzione prevede quindi anche la verifica, soprattutto in sito, di metodologie (tradizionali od innovative) impiegabili nelle diverse fasi costituenti un intervento conservativo: pulitura, consolidamento e protezione (Lazzarini e Tabasso, 1986). A tutt'oggi sono state condotte prove di pulitura su pietra in diverso stato di conservazione, utilizzando, come sito-campione, l'edificio dell'ex Hotel Roma. Nelle prove sono state impiegate, a confronto, metodologie differenziate: dall'acqua nebulizzata all'impacco acquoso, dall'impacco chimico con la formulazione AB 57 all'impiego di una sorgente laser (sorgente al neodimio-YAG, lunghezza d'onda 1064 nm), dalla microsabbiatura al sistema JOS (sabbiatura con inerte indirizzato tangenzialmente alla superficie), modificando attraverso prove preliminari, per tutte le metodologie sperimentate, le condizioni operative. I risultati acquisiti sono molto interessanti, anche se si conferma un principio ormai ampiamente riconosciuto dagli esperti del settore: una corretta pulitura é di norma il risultato dell'applicazione di diverse metodologie, in fasi successive, anche sulla stessa zona. Cosi, per esempio, su zone caratterizzate da croste nere costituite prevalentemente da gesso (dovuto all'interazione tra l'anidride solforosa atmosferica e la componente carbonatica della pietra (una calcarenite locale) (fig. 2 a,b), la pulitura con laser può portare a buoni risultati con la eliminazione della crosta senza alcuna compromissione del substrato lapideo solo se il gesso é concentrato nella crosta; in presenza invece di gesso diffuso anche nel substrato (come é stato verificato) la pulitura con laser deve essere accompagnata da una pulitura ad acqua (impacco acquoso) per l'asportazione del sale in profondità. La pulitura con laser non si é invece dimostrata idonea per l'eliminazione dei licheni epilitici che, anzi, in seguito all'asportazione del particellato atmosferico, appaiono di colore più vivace (fig.4 a, b). Sono oggi in corso prove in sito per la verifica di prodotti consolidanti e protettivi prescelti tra quelli commerciali già ampiamente testati da laboratori ufficiali.
Lo stato dell'arte sull'avanzamento delle ricerche ha costituito l'oggetto di un convegno tenutosi a Siracusa nel mese di aprile 1998, su iniziativa dell'Amministrazione comunale, del CNR e della Assoindustria - Sezione Costruttori Edili, d'intesa con la Facoltà di Architettura e di cui si intende pubblicare gli atti su un prossimo numero della rivista.
Bibliografia
Brandi C., Intorno a due restanti eccezionali: la facciata di S. Petronio e la Santa Cecilia di Raffaello, Proceedings of XXIV Congresso Internazionale di Storia dell'Arte, ed. Bologna Incontri, Bologna 1979
Lazzarini L., Laurenzi Tabasso M., ill restauro della pietra, ed. CEDAM, Padova 1986
Racc. NorMaL 20/85, Interventi conservativi: progettazione, esecuzione e valutazione preventiva, ed. CNR-ICR, Roma 1985
A - Caratterizzazione del materiale lapideo e identificazione delle cause ed entità del degrado.
1) Litotipi naturali (qualificazione dei litotipi, cave di provenienza, degrado) :
Indagini mineralogico - petrografiche (diffrazione XRD, microscopio mineralogico su sezioni sottili) ; Indagini chimiche (conduttimetria, spettrofometria UV/Vis-IR, cromatografia ionica)
Indagini microstrutturali e microanalisi (microscopio ottico, elettronico a scansione con microsonda sia su superficie esterna sia su frattura, stratigrafie)
Indagini fisiche (porosimetria a mercurio, assorbimento acqua per capillarità, per immersione, evaporazione, permeabilità)
Indagini biologiche (identificazione dei biodeteriogeni: analisi floristica di licheni, analisi culturali per microrganismi; microscopia ottica ed elettronica a scansione, cromatografia ionica, difrattometria X)
2) Litotipi artificiali (intonaci, malte da allettamento) :
Indagini mineralogico-petrografiche (diffrazione XRD, microscopio mineralogico su sezioni sottili, analisi dell'immagine, stratigrafie)
Indagini chimiche (spettrofotometria di assorbimento atomico, cromatografia ionica, spettrofotometria FTIR, calcimetria, spettrofotometria Raman, spettrofotometria al plasma)
Indagini microstrutturali (microscopia ottica, microscopia elettronica a scansione con microsonda, spettrofotometria microFTIR su superficie esterna, stratigrafie)
Indagini fisiche (porosimetria)
Indagini biologiche (identificazione dei biodeteriogeni: analisi floristica di licheni, analisi culturali per microrganismi; microscopia ottica ed elettronica a scansione, cromatografia ionica, difrattometria X)3) Stato igrometrico delle strutture :
Misure ponderali (mappa distribuzione contenuto igrometrico a diverse quote dal piano di calpestio e a diverse profondità)
3) Inquinamento atmosferico :
Identificazione quali/quantitativa degli inquinanti atmosferici e ricerca delle "serie storiche"
B - Consulenza scientifica sulla affidabilità ed efficacia dei sistemi proposti per gli interventi.
Analisi critica e ragionata delle schede tecniche fornite dalle imprese (intervenute alle prove sperimentali in situ) in merito a prodotti e/o metodologie di applicazione e di intervento (pulitura, stuccatura, consolidamento, protezione). Se le schede tecniche dl accompagnamento dei prodotti non verranno considerate esaustive, per una maggiore comprensione del prodotto verranno condotte prove di qualificazione in laboratorio (diffrattometria a raggi X, riconoscimento quali e quantitativo degli eventuali sali solubili contenuti nel prodotto, osservazioni al microscopio elettronico a scansione corredato di microsonda, analisi spettrofotometriche nell' IR, ecc.),
Elaborazione di opportune Schede informative e/o Questionari sui Fornitori per una valutazione della loro professionalità, conoscenza ed esperienza nel settore conservativo, ecc.
Effettuazione in laboratorio delle analisi che si renderanno necessarie per una maggior comprensione dei prodotti (e/o delle metodologie di intervento) o come verifica delle caratteristiche descritte nelle Schede tecniche o come completamento delle suddette caratteristiche (diffrazione X, riconoscimento quali e quantitativo di eventuali sali solubili, osservazioni al microscopio elettronico a scansione corredato di microsonda, analisi spettrofotometriche nell'I.R., analisi cromatografiche, eventuale interferenza chimico-fisica con il substrato lapideo, in funzione della classe di prodotto).
Malte per intonaci - Effettuazione in situ, prima e dopo l'applicazione, di prove fisico meccaniche e chimiche per valutare l'adesione dell'intonaco alla struttura sottostante (ultrasuoni con mappatura, carotaggi in profondità) o, nel caso di intonaci desalinizzanti e/o traspiranti, valutazione quali e quantitativo dei sali idrosolubili con relativa mappatura, valutazione del contenuto termoigrometrico con relativa mappatura).
Sistemi di pulitura per le pietre - Le prove per la valutazione dell'efficacia e non nocività varieranno in funzione del metodo di intervento prescelto. Prodotti consolidanti e/o protettivi applicati su pietre - Effettuazione di prove, prima e dopo l'applicazione, mirate alla valutazione delle modificazioni cromatiche del substrato (colorimetro), dell'effetto consolidante (abrasimetro) e protettivo (assorbimento d'acqua secondo il metodo della "pipetta").
Valutazione dell'efficacia di prodotti ad azione biocida. Si procederà all'individuazione di zone campione su cui verranno applicati i prodotti; l'efficacia del prodotto sarà valutata attraverso l'osservazione visiva in situ (vegetazione ruderale e licheni), analisi colturali (microrganismi autotrofi ed eterotrofi), osservazioni al microscopio in epifluorescenza (microrganismi fotoautotrofi e licheni).
Verifica dell'efficacia di sistemi di risanamento delle murature dall'umidità. Verranno, effettuate sia misure del contenuto di umidità delle murature a diverse altezze dal piano di calpestio secondo la Raccomandazione Normal 40/93 che il dosaggio dei sali solubili a diverse altezze dal piano di calpestio secondo la Raccomandazione Normal 13/85Le misure del contenuto di umidità dopo l'applicazione del prodotto o del sistema di risanamento verranno confrontate con le misure già effettuate nelle stesse zone non sottoposte a trattamento,
Tutte le prove 'in situ' verranno effettuate dopo l'applicazione dei prodotti e con scadenza semestrale nell'arco di 24 (ventiquattro) mesi.
Tabella riassuntiva della diagnostica per Ortigia
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Materie |
Indagini |
Metodologie analitiche |
Parametri individuabili |
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Pietre |
*Mineralogico petrografiche |
Diffrazione raggi X Microscopia ottica su sezioni sottili |
Minerali costituenti le pietre Composti di neoformazione |
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*Chimiche |
Conduttimetria Cromatografia ionica Spettrofotometria UV/vis |
Dosaggio di sali idrosolubili |
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*Microstrutturali |
Microscopia ottica Microscopia elettronica a scansione (su superficie, su stratigrafia) |
Caratteristiche morfologiche della pietra Caratteristiche morfologiche delle croste |
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*Fisiche |
Porosimetria a mercurio Assorbimento d'acqua per capillaritą e per immersione Permeabilitą al vapore acqueo |
Porositą totale Distribuzione porosimetrica Comportamento all'acqua liquida e vapore |
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*Biologiche |
Microscopia ottica Microscopia elettronica a scansione Analisi floristica di licheni Analisi culturali per microrganismi |
Identificazione dei biodeteriogeni |
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Malte |
*Mineralogico petrografiche |
Diffrazione raggi X Microscopia ottica su sezioni sottili Analisi dell'immagine |
Natura dei legante Composizione dell'aggregato Rapporto legante/aggregato + |
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*Chimiche |
Spettrofotometria AAS Spettrofotometria al plasma Calcimetria Cromatografia ionica Spettrofotometria FTIR |
Caratteristiche del legante Rapporto legante/aggregato ++ Dosaggio di sali idrosolubili Componenti organici |
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*Microstrutturali |
Microscopia ottica Microscopia elettronica a scansione con spettrometroX |
Caratteristiche morfologiche della malta Stratigrafie |
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*Fisiche |
Porosimetria a mercurio |
Porositą totale Distribuzione porosimetrica |
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*Biologiche |
Analisi floristica di licheni Analisi culturali per microrganismi |
Identificazione dei biodeteriogeni microrganismi |
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* da intonaco e da allettamento + per malte con aggregato carbonatico ++ per malte con aggregato non carbonatico |
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