Il patrimonio architettonico nel nostro paese rappresenta, secondo l'UNESCO, il 60% dell'intero patrimonio mondiale, ed è quindi rilevante intervenire su questi beni per permettere la loro conservazione nel tempo. A causa dei vari fenomeni fisici, chimici e meccanici di degrado, sono rese necessarie queste operazioni di recupero che devono però avere qualità e durabilità nel tempo, evitando l'impiego di prodotti inadeguati e spesso dannosi.

Gli interventi di restauro devono quindi essere condotti sulla base di un'attenta indagine sulla composizione dei materiali, sulla storia della costruzione e sui meccanismi di deterioramento. La ricerca deve concentrarsi in particolar modo sulle interazioni tra i nuovi materiali consolidanti e la muratura di supporto, proprio per valutare le influenze reciproche che potrebbero portare a futuri fenomeni di degrado. Nella letteratura si possono trovare innumerevoli casi di interventi conservativi non corretti per l'uso di prodotti inadeguati, che hanno proprietà chimico-fisiche troppo differenti rispetto ai materiali originali.

Nasce quindi la necessità di valutare questi prodotti utilizzati nelle fasi di recupero dal punto di vista delle loro caratteristiche meccaniche e deformative, che possono essere influenzate sia dalle condizioni di carico che da quelle ambientali, per avere a disposizione infine tutti i parametri necessari per la scelta di un intervento conservativo adeguato.

Il problema del degrado degli intonaci risulta essere uno dei principali e maggiormente sensibili nell'ambito della conservazione dei beni storico/artistici del nostro patrimonio nazionale. Il degrado può svilupparsi sotto diverse forme ed andare inoltre ad intaccare lo strato più profondo di detto intonaco ovvero il supporto. Nell'ambito quindi di questo studio prende molta importanza anche l'acquisizione di informazioni approfondite del supporto murario su cui andare ad apporre un intonaco: la scelta di questo non può prescindere dalla conoscenza in ambito meccanico-fisico e chimico del supporto.

Questa tesi di laurea si propone di analizzare gli aspetti teorici e sperimentali riguardanti il comportamento malta - supporto murario nell'ambito del degrado delle architetture monumentali. Si compone di due parti. La prima descrive le tipologie di intonaco utilizzate negli edifici storici, le cause di degrado a cui possono andare incontro e la necessaria prevenzione di questi con particolare riferimento al caso studio del Sacro Monte di Varallo. E'stata inizialmente introdotta la disamina dell'intonaco sia dal punto di vista del materiale che dal punto di vista delle tipologie. Si sono poi introdotte le principali cause di degrado degli intonaci con particolare riferimento a quello di natura chimica, fisica, Teologica, meccanica.

Il caso studio del Sacro Monte di Varallo, nell'ambito del Progetto di Ricerca REFRESCOS sviluppato presso il Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica del Politecnico di Torino, ha permesso di mettere in luce attraverso casi pratici le principali cause di degrado degli intonaci che si possono riscontrare sul sito nonché le più innovative tecniche di rilievo del degrado di questi.

Nella seconda parte della tesi è stato studiato il problema "intonaco-supporto" attraverso l'approccio sperimentale che ha potuto mettere in luce importanti risultati inerenti la scelta del tipo di intonaco in funzione del tipo di supporto. A tale scopo si sono confezionati due tipologie di provini "ad hoc" per la sperimentazione: la prima tipologia consiste in un provino misto malta-laterizio mentre la seconda tipologia è rappresentata da provini prismatici in malta; due sono state le tipologie di malte impiegate per la sperimentazione: una malta di tipo "A" poco impermeabile all'azione dell'acqua ed una di tipo "B" maggiormente impermeabile a questa. I provini sono stati quindi sottoposti a cicli di assorbimento di acqua ed essicazione misurando così il loro comportamento all'assorbimento. Successivamente sono state effettuate prove di caratterizzazione meccanica sia sui provini di malta di tipo "A" che di tipo "B". Si è passato poi a testare la seconda tipologia di provino misto laterizio-malta: in questo caso si è determinato l'aderenza malta - laterizio. Infine si è proceduto all'analisi della chimica degli elementi afferenti le malte.

I.2.2. Gli inerti

I.2.3. Gli additivi

I.3. Le tipologie di intonaco

I.3.1. Intonaco alla calce

I.3.2. Intonaco alla calce con aggiunta moderata di leganti idraulici

I.3.3. Intonaco a base di leganti idraulici

I.3.4. Intonaco a base di gesso

I.3.5. Intonaco a base di cemento

I.3.6. Intonaco a base di leganti sintetici

I.3.7. Intonaci speciali

I.4. Cause di degrado degli intonaci

I.4.1. Degrado di natura chimica

I.4.1.a. Attacco solfatico

I.4.1.b. Reazione alcali-silice (ASR)

I.4.2. Degrado di natura fisica

I.4.2.a. Cristallizzazione dei sali solubili

I.4.2.b. Azione ciclica gelo-disgelo

I.4.2.c. Coazioni termiche

I.4.3.Degrado causato da fenomeni reologici

I.4.3.a. Ritiro

I.4.3.b. Fluage

I.4.4.Degrado causato da operazioni errate di intervento conservativo

I.4.4.a. Disgregazioni indotte nella muratura e nell'intonaco adiacente il rappezzo

I.4.4.b. Disgregazioni indotte nell'intonaco e nelle decorazioni interne

I.5. Metodologie di prevenzione e risanamento

I.5.1. Eliminazione delle cause

I.5.1.a.Il metodo aerativo

I.5.1.b.Taglio meccanico

I.5.1.c.Sistema cuci e scuci

I.5.1.d.Drenaggio o sifonaggio

I.5.1.e Barriera chimica

I.5.1.f ll Elettrosmosi

I.5.1.g.Intonaci macroporosi

I.5.2. Trattamento dei sali presenti nel muro

I.5.2.a.Estrazione dei sali tramite impacchi

I.5.2.b.Neutralizzazione dei sali con antisale chimici

I.5.2.c.Bloccaggio dei sali entro il muro

I.5.2.d.Uso di intonaci speciali

I.5.2.e.Lavaggio dei sali

I.5.3. Riduzione dell'effetto del ritiro

I.5.4. Ancoraggio al supporto e aderenza tra gli strati

II. Caso studio: il Sacro Monte di Varallo

II.1. Introduzione

II.2. II progetto REFRESCOS

II.2.1. Le fasi del Progetto

II.2.1.a. Caratterizzazione delle fìniture superficiali storiche e preparazione della soluzioni di intervento. Studio e analisi dei materiali, loro rapporti di miscelazione, rispondenza alla normativa di settore, modalità applicative, tecniche di finitura superficiale, confronto con gli aspetti della critica del restauro e della conservazione

II.2.1.b. Analisi del danneggiamento del supporto murario tramite la tecnica di Emissione Acustica (EA).

II.2.1.c. Monitoraggio in situ dell'integrità dei manufatti decorativi murari mediante tecniche ultrasoniche avanzate e prequalificate in laboratorio della durabilità delle nuove micro-iniezioni di malte applicate negli interventi di consolidamento

II.2.1 .d. L'implementazione di una tecnica di valutazione dello stato di un dipinto murario attraverso la misura del

coefficiente di assorbimento acustico locale

II.2.1.e. Analisi dei fenomeni di distacco negli elementi decorativi murari tramite modelli numerici di Meccanica della Frattura

II.2.1.f. Divulgazione e diffusione dei risulati

II.3. Le origini dei Sacri Monti

II.4. Il Sacro Monte di Varallo

II.4.1. Brevi cenni storici

II.4.1.a Il primo Cinquecento

II.4.1.b. Il tardo Cinquecento

II.4.1.c. Il Seicento

II.4.1.d. Il Settecento e l'Ottocento

II.4.2. Elementi climatici e concentrazione di agenti atmosferici inquinanti nell'area del Sacro Monte di Varallo

II.4.2.a. Le precipitazioni

II.4.2.b. Le temperature

II.4.2.c. La presenza e concentrazione degli agenti atmosferici inquinanti

II.4.3. L'analisi del degrado degli intonaci delle architetture monumentali del Sacro Monte di Varallo

III. Campagna sperimentale: strumentazione e materiali

III.1. Introduzione

III.2. Intonaci deumidificanti

III.3. Confezionamento dei provini

III.4. Determinazione delle caratteristiche meccaniche

III.4.1. Strumentazione adottata

III.4.2. Macchina di prova materiali

III.4.3. Sensori di misura

III.4.4. Sistema di amplificazione e condizionamento del segnale

III.4.5. Sistema di acquisizione dati

III.4.6. Prova a flessione

III.4.7. Prova a compressione

III.4.8. Determinazione del modulo elastico secante

III.5. Determinazione delle caratteristiche termo-igrometriche

III.5.1. Strumentazione adottata

III.5.2. Forno

III.5.3. Bollitore

III.5.4. Comparatore meccanico

III.5.5. Termocoppie

III.5.6. Determinazione del coefficiente di assorbimento d'acqua per capillarità

III.5.7. Determinazione dell'assorbimento d'acqua mediante bollitura

III.5.8. Determinazione del coefficiente di dilatazione termica lineare

III.5.9. Determinazione del coefficiente di dilatazione igrometrica

III.6. Provino misto: determinazione dell'aderenza al supporto

IV. Risultati campagna sperimentale

IV.1. Prove statiche preliminari

IV. 1.1. Valutazione della resistenza a flessione

IV. 1.2. Valutazione della resistenza a compressione

IV. 1.3. Valutazione del modulo elastico secante

IV.2. Prove termo-igrometriche

IV.2.1. Valutazione del coefficiente di assorbimento d'acqua per capillarità

IV.2.2. Valutazione dell'assorbimento d'acqua mediante bollitura

IV.2.3. Valutazione del coefficiente di dilatazione termica lineare

IV.2.4. Valutazione del coefficiente di dilatazione igrometrica

IV.3. Considerazioni finali

V. Conclusioni

Bibliografia

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• Lamanna L.F., Bellicini A. ( 2002) Intonaci e tinteggi. Carocci Faber.

• Micocci F., Pulcini G. (1991) Gli intonaci. Materiali, tipologie, tecniche di posatura efinitura, degrado e recupero. La Nuova Italia Scientifica, 15-35, 57-76.

• Pedemonte E., Fornari G. (2003) Chimica e restauro: la scienza dei materiali per l'architettura. Marsilio.

• Pinto Guerra E. (2008) Risanamento di murature umide e degradate : manuale, guida progettuale,soluzioni. Flaccovio.

• Politecnico di Torino, DISET (2000) Malte a vista con sabbie locali nella conservazione degli edifici storici. Sirea.

• Reichel A., Hochberg A., Kopke C. (2007) Intonaci: stucchi e pitture. UTET, 31 -49.

• Grazzini A. (2004) Analisi sperimentale della durabilità degli interventi di consolidamento sulle murature. Rei. Pietro Giovanni Bocca, coord. Alberto Carpinteri.

• Speziali M.T. (2007) Degrato fisico-chimico dei materiali da consolidamento delle murature storiche: studio sperimentale per una nuova metodologia d'indagine. Rei. Pietro Giovanni Bocca, Salvatore Coluccia, Alessandro Grazzini, dott. Admir Masic.

• Stocco C. (2006) / problemi relativi alla presenza di umidità negli edifici storici : indagini e proposte di intervento: il caso di studio della Chiesa di San Michele Arcangelo in Buttigliera d'Asti. Rei. Giovanni Bardelli.

• Zerbinatti M. (1998) Sabbie, malte e intonaci nell'edilizia storica in Piemonte e in Valle d'Aosta. Rel. Gian Paolo Scarzella.

Metodi di Prove:

• UNI 6556 (1976). Prove sui calcestruzzi. Determinazione del modulo elastico secante a compressione.

• UNI EN 1015-11 (2007). Metodi di prova per malte per opere murarie. Determinazione della resistenza a flessione e a compressione della malta indurita.

• UNI EN 1015-18 (2004). Metodi di prova per malte per opere murarie. Determinazione del coefficiente di assorbimento d'acqua per capillarità della malta indurita.

• UNI EN 1770 (2000). Prodotti e sistemi per la protezione e riparazione delle strutture di calcestruzzo. Metodi di prova. Determinazione del coefficiente di dilatazione termica.

• UNI EN 772-7 (2000). Metodi di prova per elementi di muratura. Determinazione dell'assorbimento d'acqua di strati impermeabili all'umidità di elementi di muratura di laterizio mediante bollitura in acqua.

• UNI EN 772-11 (2006). Metodi di prova per elementi di muratura. Determinazione dell'assorbimento d'acqua degli elementi di muratura di calcestruzzo, di materiale lapideo agglomerato e naturale dovuta alla capillarità ed al tasso iniziale di assorbimento d'acqua degli elementi di muratura di laterizio.

• UNI EN 772-19 (2003). Metodi di prova per elementi di muratura. Determinazione della dilatazione all'umidità di grandi elementi da muratura in laterizio con fori or