Interazioni nel sistema lapideo+inibitore

La valutazione delle interazioni nel sistema lapideo+inibitore risulta necessaria al fine di caratterizzare il sistema ed individuare le possibili alterazioni indotte sul lapideo della presenzadell’inibitore.

Pertanto verranno di seguito riportate le sperimentazioni effettuate per valutare la variazione delle proprietà fisico-meccaniche e di quelle colorimetriche.

5.2.1. Proprietà fisico-meccaniche

La sperimentazione ha previsto l’utilizzo di campioni cubici 4x4x4 cm sui quali, dopo essiccamento in stufa a 60°C, è stata misurata la velocità di propagazione del suono secondo la UNI EN 14579-2005 [80]. Sono state misurate le velocità in tutte le direzioni, secondo le stesse modalità esposte nel capitolo 4.

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I campioni sono stati poi successivamente trattati con l’inibitore, la serie SC_IN1 è stata imbibita per due ore in una soluzione al 5% P/V di IN1 in acqua distillata e la serie SC_IN2 in una soluzione al 5% P/V di IN2 in acqua distillata. Dopo l’immersione i campioni sono stati tamponati e lasciati asciugare per 30 giorni in condizioni ambientali stabili (T=20°C, UR= 50%). Dopo l’asciugamento sono state misurate nuovamente le velocità di propagazione del suono secondo le stesse modalità esposte sopra.

I risultati relativi al trattamento con IN1 sono esposti in Tab. 5.1.

Tabella 5.1 Risultati della prova di velocità di propagazione del suono secondo la UNI EN 14579- 2005 [80] nel calcare SC non trattato e dopo trattamento con soluzione di IN1 al 5% P/V in acqua distillata. vul è la velocità ultrasonica, Ca (%) è il coefficiente di anisotropia, , ED (MN/m2) è il modulo

elastico dinamico, m_IN1 la quantità di inibitore assorbita (g), ∆ la variazione dei parametri dopo il trattamento con l’inibitore.

Serie vul (m/s) Ca (%) ED (GPa) m_IN1(g)

SC_nt 3404±340,3 3,5±1,08 12,29± 2,45 -

SC_IN1 3253±235,8 4,7±1,18 11,19± 1,6 0,98

∆ -151 1,2 -1,1 -

Dopo il trattamento si assiste a un decremento della velocità ultrasonica media, del modulo elastico dinamico (ED) e aumento del coefficiente di anisotropia (Ca).

La presenza dell’inibitore produce una variazione delle caratteristiche micromeccaniche rispetto a quelle prima del trattamento (SC_nt). Questo è attribuito alla presenza di una piccola quantità di umidità nei campioni in quanto, per non alterare le caratteristiche degli inibitori, i campioni dopo 30 giorni di asciugamento a temperatura ambiente non sono stati essiccati in stufa prima di effettuare le misure. Come nel caso dei campioni SC imbibiti d’acqua (capitolo 4) la velocità ultrasonica è quindi leggermente ridotta. Tuttavia i valori ricadono all’interno della deviazione standard, pertanto le variazioni prodotte non sono da ritenersi significative.

Alla stregua del trattamento con IN1 anche nel trattamento con IN2 si può assistere a una riduzione dei parametri misurati esposti in Tab. 5.2. Tuttavia, anche in questo caso i valori ricadono all’interno della deviazione standard, pertanto le variazioni non sono da considerarsi significative.

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Tabella 5.2 Risultati della prova di velocità di propagazione del suono secondo la UNI EN 14579- 2005 [80] nel calcare SC non trattato e dopo trattamento con soluzione di IN2 al 5% P/V in acqua distillata. vul è la velocità ultrasonica, Ca (%) è il coefficiente di anisotropia, ED (MN/m2) è il modulo

elastico dinamico, m_IN2 la quantità di inibitore assorbita (g), ∆ la variazione dei parametri dopo il trattamento con l’inibitore.

Serie vul (m/s) Ca (%) ED (GPa) m_IN1(g)

SC_nt 3606±258,8 1,5±0,56 13,75± 1,951 - SC_IN2 3412±189,4 1,9±0,81 12,29±1,356 0,42

∆ -194 0,4 -1,46 -

Dopo la prova di valutazione della velocità degli ultrasuoni, i campioni sono stati sottoposti alla misura della resistenza meccanica a compressione uniassiale e i dati sono riportati nella Tab. 5.3.

Tabella 5.3 Risultati della prova di resistenza meccanica a compressione uniassiale (Rc, MPa) secondo la EN 1926:2007 [86] nel calcare SC non trattato (SC_nt), trattato con soluzione di IN1 al 5% P/V in acqua distillata e trattato con soluzione di IN2 al 5% P/V in acqua distillata, ∆ è la variazione dei parametri dopo il trattamento con l’inibitore.

serie Rc (MPa) Δ

SC_nt 12,41±1,31 - SC_IN1 12,9±1,66 0,49 SC_IN2 18,6±1,93 5,7

Comparando il dato con quello dei campioni non trattati si può osservare che IN1 non altera la resistenza meccanica a compressione mentre IN2 produce un incremento significativo.

Al fine di comprendere se le variazioni della resistenza meccanica siano legate all’occlusione di alcune classi di pori o alla formazione di suture inter-granulari in seguito all’applicazione dell’inibitore, sono state effettuate le indagini MIP secondo le stesse modalità esposte nel capitolo 2. I risultati, illustrati in Fig. 5.1, evidenziano una variazione della distribuzione dimensionale dei pori nel caso del trattamento effettuato con IN2.

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Figura 5.1 Distribuzione dimensionale dei pori per le tre serie di campioni: la curva grigia rappresenta la distribuzione dimensionale dei pori per i campioni non trattati, la curva rossa per i campioni trattati con IN1, la curva verde quella per i campioni trattati con IN2.

Nella serie trattata con IN1 non sono visibili sostanziali differenze rispetto al caso del non trattato, sia per quanto concerne la distribuzione dimensionale dei pori, sia per la porosità totale (Tab. 5.4). Nel caso del trattamento con IN2 si evidenzia una variazione della distribuzione dimensionale dei pori. La classe dei pori di raggio 2-10 µm in cui è compresa la curva della distribuzione dei pori del non trattato, trasla per IN_2 verso la classe di raggio 1-0,5 µm. Questo significa che IN2 determina la riduzione del raggio dei pori senza però alterare significativamente la porosità totale come visibile nella Tab. 5.4.

Tabella 5.4 Porosità totale φ (%) calcolata secondo la tecnica MIP nelle serie SC_nt, dopo

immersione in SC_IN1 e in SC_IN2, ∆ la variazione dei parametri dopo il trattamento con

l’inibitore. serie φ (%) Δ SC_nt 34,6±3,62 - SC_IN1 35,3±1,81 0,7 SC_IN2 33,2±0,79 -1,4

5.2.2. Proprietà colorimetriche

Le misure colorimetriche sono state condotte prima e dopo il trattamento con gli inibitori al fine di evidenziare eventuali viraggi cromatici sul calcare SC. I campioni sono stati trattati analogamente a quanto fatto nel capitolo

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precedente. La serie SC_IN1 è stata imbibita per due ore in una soluzione al 5% P/V di IN1 in acqua distillata e la serie SC_IN2 in una soluzione al 5% P/V di IN2 in acqua distillata. Le misure sono state realizzate dopo 30 giorni di asciugamento a temperatura ambiente (T=20°C, UR=50%).

Le analisi sono state condotte mediante lo spettrofotometro Konica Minolta CM-700d con illuminante D65. Le variazioni di colore (∆E) sono state valutate nei campioni prima e dopo l’applicazione del prodotto, in accordo con il sistema CIELab, usando la seguente equazione [100]:

∆E = √(∆L∗ 2) + (∆a∗ 2) + (∆b∗ 2)

CIELAB è uno spazio colorimetrico dove le coordinate cromatiche sono disposte su tre assi perpendicolari che intersecano la sfera cromatica. L*, a*, e b* indicano rispettivamente la brillantezza (luminosità, chiaro e scuro alle estremità opposte), componente del colore rosso/verde e quella gialla/blu. I risultati delle analisi colorimetriche sono esposti nella Tab. 5.5.

Tabella 5.5 Risultati delle analisi colorimetriche prima e dopo il trattamento con gli inibitori. L* è la luminosità, a* la componente del colore rosso/, b* quella gialla/blu.

serie L* a* b* ∆E SC_nt_1 82,89±0,4 0,36±0,28 11,46±0,5 1,6 ± 0,67 SC_IN1 81,55±0,62 0,40±0,12 12,36±0,64 SC_nt2 82,13±0,21 0,41±0,09 10,98±0,5 5,6 ± 1,2 SC_IN2 77,47±1,19 0,16±0,45 14,00±0,38

Il trattamento con IN1 non produce variazioni cromatiche rilevanti in quanto presenta un ∆E<5, valore massimo consentito per i Beni Culturali [101]. Il trattamento con IN2 invece supera questo valore inducendo variazioni cromatiche, in particolare L* e b* mostrano che il trattamento incrementa la scurezza e induce un viraggio cromatico verso il giallo.