Densità apparente e densità reale

In Tabella 5.8 si riportano i valori della densità apparente (γd) e reale (γs), valutate

su un numero significativo di provini (8) tenuto conto dell‟eterogeneità dei materiali in studio.

Tabella 5.8 - Risultati delle determinazioni della densità apparente e della densità reale. Campioni N° provini γd (g/cm

3_{) γ}

s (g/cm3)

media max. min. dev. st. pop. media max. min. dev. st. pop.

TGN 8 1,11 1,16 1,02 0,04 2,26 2,28 2,24 0,01

ICgi 8 1,12 1,19 1,02 0,05 2,32 2,34 2,31 0,01 ICgr 8 1,18 1,21 1,15 0,02 2,62 2,63 2,61 0,01

La densità apparente (γd) o peso specifico apparente, per i campioni testati, varia

in un intervallo compreso tra 1,02 e 1,16 g/cm3 per il TGN e tra 1,02 e 1,19 g/cm3 per l‟ICgi. L‟ICgr mostra invece valori compresi tra 1,15 e 1,21 g/m3. Gli ampi range

misurati sono ancora da mettere in relazione alla eterogeneità dei tufi in termini di variabilità puntuale nel tenore dei principali costituenti quali cristalli, litici, pomici, scorie. I valori medi più alti per l‟ICgr sono da ricondurre alla minore presenza di pomici

al suo interno e conseguentemente alla maggiore quantità di matrice.

La densità reale (γs) o peso specifico reale varia entro limiti più ristretti per tutti i

materiali: il TGN (2,24 e 2,28 g/m3), l‟ICgi (2,31 e 2,34 g/m3) e l‟ICgr (2,61 e 2,63 g/m3).

La bassa dispersione del γs per tutti i materiali è da imputare al fatto che tale parametro

è funzione del solo peso specifico dei costituenti. I valori medi leggermente più alti per l‟ICgr sono verosimilmente da ricondurre alla totale assenza di zeolite, fase a basso peso

specifico, e all‟abbondante contenuto di feldspato (Tabella 5.2), che al contrario possiede un più alto peso specifico.

5.2.3 Porosità

In Tabella 5.9 sono riportati il numero di provini, il valore medio, il valore massimo e minimo, nonché la deviazione standard della porosità aperta totale (n), misurata su provini cilindrici. Anche in questo caso le determinazioni sono state eseguite su 8 provini per minimizzare gli effetti della eterogeneità del materiale.

Tabella 5.9 - Risultati delle determinazioni di porosità.

Campioni N° provini n (%)

media max. min. dev. st. pop.

TGN 8 50,8 54,9 48,2 2

ICgi 8 51,7 55,9 49,1 2

ICgr 8 54,9 56,2 53,7 0,7

La porosità totale aperta per i materiali è prossima o maggiore del 50% (TGN: 48,2-54,9%; ICgi: 49,1-55,9%; ICgr: 53,7-56,2%). Ancora una volta la variabilità del

dato sembra essere condizionata prevalentemente dall‟eterogeneità dei materiali mentre gli alti valori sono invece da mettere in relazione alla particolare struttura e tessitura delle rocce, caratterizzate dalla presenza di pomici, talora anche di dimensioni centimetriche, immerse in una matrice cineritica profondamente alterata.

Il diagramma di Figura 5.8 mostra la stretta relazione inversa tra il peso specifico apparente e la porosità.

Porosità / Densità apparente

0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 46,0% 48,0% 50,0% 52,0% 54,0% 56,0% 58,0% Porosità (%) d ( g/ cm 3 ) TGN ICgi ICgr

Fig. 5.8 - Il diagramma evidenzia la stretta correlazione tra la porosità e la densità apparente.

Tabella 5.10 - Principali parametri determinati con la tecnica di porosimetria a mercurio. Raggio medio dei pori (μm) Porosità totale (%) Densità apparente (g/cm3) Densità reale (g/cm3) Superficie specifica (m2/g) TGN 0,055 40,69 1,32 2,22 18,97 ICgi 0,787 45,03 1,35 2,46 9,60 ICgr 7,768 55,18 1,15 2,56 0,64

Le misure eseguite con questa tecnica, che permette di investigare il range dei macro e dei mesopori, hanno messo in evidenza marcate differenze tra i materiali relativamente alla distribuzione dei pori, superficie specifica totale e raggio medio dei pori (Fig. 5.9).

Il TGN (Fig. 5.9a) presenta una distribuzione bimodale di dimensione di pori (Colella et al., 2009): la prima, meno abbondante, caratterizzata da pori di dimensioni maggiori (> 2μm) che ricadono nel campo dei macropori, la seconda, più abbondante, con pori di dimensioni minute (0,01÷1μm) in un intervallo dimensionale a cavallo tra il campo dei mesopori e quello dei macropori.

L‟ICgi, al contrario è caratterizzata da una distribuzione unimodale dei pori

(Colella et al., 2009), ricadenti nella classe dei macropori (0,1÷1μm) (Fig. 5.9b) e da una ridotta percentuale di pori nel campo di pertinenza dei mesopori.

L‟ICgr è anch‟essa caratterizzata da un‟unica famiglia di pori, ma in un intervallo

di dimensioni maggiori della ICgi (1÷20μm) che si distribuiscono nella classe dei

Fig. 5.9a - Distribuzione del raggio medio dei pori per un campione di TGN (Colella et al., 2009).

Fig. 5.9b - Distribuzione del raggio medio dei pori per un campione di ICgi (Colella et al., 2009).

TGN

Fig. 5.9c - Distribuzione del raggio medio dei pori per un campione di ICgr.

Per quanto concerne il raggio medio dei pori, si può osservare che quello del TGN (~ 0,06 μm) risulta essere di un ordine di grandezza più piccolo di quello dell‟ICgi (~ 0,8

μm) e quest‟ultimo, a sua volta, è di un ordine di grandezza inferiore a quello dell‟ICgr

(~ 7,8 μm).

Tali distribuzioni influenzano significativamente sia i valori della superficie specifica totale, che risulta essere più alta nel TGN (~19m2/g) rispetto all‟ICgi (~10m2/g)

e all‟ICgr ( 1m2/g).

E‟ evidente la stretta relazione di tali parametri con il tipo ed il tenore di minerali autigeni. Le facies zeolitizzate, ICgi e ancor più il TGN a maggior contenuto di zeoliti,

mostrano raggi medi dei pori più piccoli ed una distribuzione dimensionale verso i mesopori; l‟ICgr invece, profondamente feldspatizzata, mostra un raggio medio dei pori

uno o due ordini di grandezza maggiore ed una distribuzione dimensionale francamente spostata verso i macropori.

Da notare infine che mentre la densità reale determinata con la tecnica di porosimetria a mercurio sia sostanzialmente confrontabile con quella ottenuta con il picnometro a He, quella apparente scarta invece in maniera significativa, almeno per quanto riguarda i tufi zeolitizzati (1,32→1,11 per il TGN; 1,35→1,12 per l‟ICgi),

condizione quest‟ultima che non sembra interessare l‟ICgr che mostra valori

sostanzialmente simili (1,15→1,18). Tale discrepanza è spiegabile considerando che il valore di γd ottenuto con il picnometro a He tiene conto anche del contributo dei pori di

dimensioni maggiori (ultramacropori) che nel complesso riducono i valori della densità apparente dei materiali zeolitizzati.