Materiali lapidei: la pietra

I materiali lapidei sono senza dubbio fra i più durevoli di tutti quelli usati nel mondo delle costruzioni, un esempio palese è il granito che ha un' esistenza di svariati millenni. Essi hanno molti impieghi:

arredamento degli edifici

rivestimento degli edifici

pavimentazioni interne ed esterne

manti di copertura

per non parlare dei prodotti frazionati come la ghiaia e la sabbia.

Il problema che possiamo già anticipare però, è il fatto di essere molto costosi il che corrisponde ad una limitazione del loro impiego.

È uno dei primi materiali usati dall'uomo, soprattutto per la sua facile reperibilità, per la realizzazione di monumenti religiosi:

Con l'avvento dei primi mezzi di lavorazione, si cominciarono a creare blocchi in modo da poterli assemblare regolarmente gli uni con gli altri (piramidi).

Il grande passo avanti però è recente, perché è nei primi anni del '900 che la pietra comincia ad avere un diverso utilizzo, ovvero, non più solo strutturale ma anche ornamentale:

La pietra è un materiale naturale che proviene dalla crosta terrestre, e a seconda della FORMAZIONE si divide in diverse categorie:

.rocce ignee

.rocce sedimentarie

.rocce metamorfiche

FORMAZIONE

Le rocce ignee derivano dal magma dei vulcani raffreddandosi.

Esse attraverso meccanismi di trasporto formano dei sedimenti che impacchettandosi danno origine alle rocce sedimentarie che troviamo aggregate in sedimenti. a strati. esse, subiscono una ulteriore trasformazione per formare le rocce metamorfiche.

ROCCE IGNEE

Abbiamo detto che nascono dal raffreddamento del magma vulcanico.

a seconda che il raffreddamento avviene lentamente o a velocità sostenuta, abbiamo due tipi di rocce:

. raffreddamento lento da origine alle rocce intrusive, struttura granulare con cristalla gossi e regolari (granito).

. raffreddamento veloce da origine alle rocce effusive, meno resistenti, perché con una struttura porfica più porosa con cristalli piccoli e inregolari e ampie zone vetrose, (porfidi e basalti).

ROCCE SEDIMENTARIE

Derivano dai prodotti del degrado della roccia ignea viene depositata in bacini naturali dove subiscono un processo di compattazione.

Si dividono in 4 classi:

.detritiche (dette incoerenti, esse non hanno forma propria)

.piroclastiche (tufo incoerente, pozzolane incoerenti)

.chimiche (travertini)

.organogene (derivano da depositi organici di gusci o scheletri che si depositano e ricompattano)

ROCCE METAMORFICHE

Sono quelle che hanno subito ulteriori trasformazioni delle rocce magmatiche o sedimentarie mediante temperatura e pressione (marmo).

Una caratteristiche di esse è la SCISTOSITA' cioè la roccia si riesce a suddividere in lamine più facilmente, secondo delle direzioni preferenziali.

Le prestazioni della pietra rispetto agli altri materiali sono:

Cioè, in definitiva la pietra ha:

Densità elevata, notevole prestazioni meccaniche, bassa resistenza a trazione.

Inoltre, sono cattivi isolanti termici (ad eccezione del tufo).

Naturalmente non bisogna generalizzare, perché poi, le proprietà variano ra roccia e roccia.

Le rocce ignee come i basalti hanno prestazioni meccaniche superiori rispetto alle rocce sedimentarie che si rompono più facilmente, questo proprio perché derivano dal compattarsi di sedimenti, quindi più predisposti alla rottura dei legami fra le varie molecole.

A seconda delle prestazioni, come è ovvio pensare, le rocce vengono impiegate per usi diversi:

Infatti per le loro proprietà, le ignee per motivi strutturali e le sedimentarie per motivi estetici (perché meno resistenti ma più lavorabili).

CAVE

Il discorso delle materie prime non rinnovabili riguarda anche la pietra.

La politica di oggi è quella di riciclare e non di estrarre dalle cave. per esempio utilizzando prodotti che derivano dalle demolizioni, opportunamente trattati.

DEGRADO

La pietra è degradata dall'ambiente che la circonda , il degrado può essere:

fisico, chimico e biologico

DEGRADO FISICO. Fattori: antropogenici e esogeni

Può essere sia l'uomo attraverso le lavorazioni che possono creare delle micro cricche che potrebbero portare alla rottura del materiale stesso. Altri fattori sono: il vento, dilatazione termica, gelo-disgelo, cristallizzazione salina, radiazione solare (causa le variazioni di colore).

Le pietre hanno dei piani preferenziali di rottura. È importante tenerne conto quando si lavora la pietra e quando la si poggia in opera. la stessa cosa vale per il legno.

ALTERAZIONE BIOLOGICA (danno: estetico, meccanico, chimico)

Batteri, alghe, muschi e piante possono degradare la pietra nel senso di creare rottura, consumo o cambiamenti di cromatura.

Come si evitano?

Essa dipende molto dalle condizioni ambientali: acqua, temperatura di 30 gradi e presenza di luce sono fattori che favoriscono quei fenomeni.

Come si interviene?

A primavere: l'intervento può essere una spazzolatura (pulizia meccanica) o attraverso sostanza chimiche che distruggono i microrganismi (trattamento biocida), però essendo nocive anche per l'uomo oggi si sono sperimentate anche tecniche di irradiazione con raggi UV ottenendo buoni risultati.. importante è fare i trattamenti in assenza di acqua.

OSSALATI nei monumenti romani

Sono un discorso a parte , all'inizio sono patine giallastre ed erano classificate come degrado biologico.. oggi si pensa che essi non sono depositi organici ma derivano dalla reazione chimica di qualche prodotto spalmato..  essi non sono un problema ma proteggono il monumento.

DEPOSITI DI SALI

Derivano dal suolo o dal materiale stesso o da aerosol superficiali.

I saliti più frequenti sono il gesso o solfato di sodio. Il danno che ne deriva sono le efflorescenze o subflorescenze (quando la struttura è esposta in ambiente particolarmente assolati o ventosi e quando l'acqua tende ad evaporare più velocemente) e avviene dalla dissoluzione dei sali con l'acqua.

Altro sale che da le efflorescenze è il carbonato di calcio che non è sciolto dall'acqua, pero spesso questa non è neutra ma acida. Le piogge acide riescono a sciogliere il calcare e fare le efflorescenze.

Tutti questi processi possono essere eliminati togliendo di mezzo l'acqua

ALTERAZIONE CHIMICA

Abbiamo detto che l'ambiente di oggi è inquinato per le attività antropogeniche (attività industriali e agricole, trasporti veicolari, riscaldamento domestico) ciò comporta che l'atmosfera si riempia di anidride carbonica, anidride solforosa, ossidi di azoto, acido cloridrico, metalli pesanti, particelle di carbonio di questi alcuni hanno un comportamento acido e determinano le piogge acide.. l'anidride carbonica reagisce con l'acqua presente nell'aria per formare l'acido carbonico.. inoltre si forma l'acido solforico, ecc. l'acqua non è più neutra ma acida.

Per cui si ha l'attacco acido della superficie carbonatica

È importante dire che il degrado chimico della pietra aggredisce soprattutto le rocce carbonatiche, quelle che invece lo subiscono in maniera più leggera sono le rocce silicatiche.

L'attacco delle piogge acide comporta la formazione di aree bianche, grigie e nere , i processi sono:

la dissoluzione della superficie carbonatica, il carbonato non è solubile in acqua, pero il carbonato di calcio in presenza di un acido, forma il carbonato acido di calcio che è solubile in acqua.

Inoltre si forma anche il solfato di calcio o gesso (quando il carbonato di calcio reagisce con l'acido solforico)

Eventuale riprecipitazione del CaCO₃ (carbonato di calcio)

Il risultato di questi effetti sono quelle tre aree:

AREE BIANCHE sono quelle più sottoposte all'azione lavante dell'acqua, il problema è che visivamente sembra tutto pulito però la sezione si riduce progressivamente!! Quindi un continuo veloce degrado del materiale

LE AREE NERE sono le zone fatte da nicchie poco profonde, più nascoste ma che sono comunque a contatto con l'acqua, sono così chiamate perché il gesso rimane sospeso e dato che è una sostanza porosa riesce ad attrarre più facilmente le particelle carboniose presenti nel pulviscolo atmosferico, l'acqua non è dilavante ma presente allora l'area non si riesce a pulire e rimane nera

LE AREE GRIGIE sono nicchie molto profonde in cui il contatto con l'acqua non c'è o è pochissimo,  non avviene il processo di adesione delle particelle carboniose che arrivano solo per moto turbolento allora possono dare una colorazione grigia.. sono le aree infatti meno degradate.

RESTAURO

Per restaurare un opera bisogna farne la ricerca storica per sapere i processi che ha subito, diagnosticare il tipo di degrado, e mettere appunto le tecniche e i materiali per l'intervento:

pulizia, fatta in maniera graduale fatta con acqua spruzzata, nebulizzata o impacchi acquosi che permettono la riprecipitazione del carbonato di calcio  (interventi delicati per monumenti importanti).

metodi più aggressivi sono le sabbiature, però ci potrebbero essere dei problemi alla resistenza meccanica della pietra.

Dopo la pulizia si procede all'incollaggio poi alla stuccatura e alla fine vengono applicate delle sostanze che servono ad aiutare a consolidare le proprietà meccaniche del materiale lapideo. il problema di applicare i consolidanti è quello di creare un materiale a doppio strato uno consolidato e uno no allora si potrebbe creare una rottura fra la parte consolidata e quella non.

Infine dopo i consolidanti si applicano delle pitture di protezione che possono essere oli grassi, intonaci, cere, resine acriliche e siliconiche, Agenti Idrofobizzanti che non permettono la penetrazione dell'acqua ma permettono l'evaporazione del vapore dal materiale lapideo.