Consolidamento dei materiali lapidei

Autore testo: Giuliano Cosi

Il consolidamento è finalizzato ad aumentare la resistenza ai processi di alterazione, migliorando le caratteristiche meccaniche del materiale lapideo e modificando la sua struttura interna per rendere più difficile l'accesso dell'acqua e delle soluzioni saline o acide.
I prodotti impiegati per il consolidamento hanno caratteristiche diverse in funzione della propria composizione chimica e spesso, oltre ad un'azione consolidante, svolgono anche un effetto protettivo. Il loro utilizzo dipende da diversi fattori, ma in generale si può dire che il processo di consolidamento non deve creare soluzioni di continuità all'interno del materiale e, di conseguenza, i consolidanti adottati devono avere requisiti tali da permettere una variazione graduale delle caratteristiche passando dalle zone più ricche di consolidante a quelle dove esso è praticamente assente. È chiaro, quindi, che maggiore sarà la profondità di penetrazione tanto più efficace risulterà l'effetto del consolidante.
La scelta del metodo di applicazione deve essere fatta in modo da ottimizzare le condizioni per ottenere una buona profondità di penetrazione, evitando quanto più possibile soluzioni di continuità nella distribuzione ed è, inoltre, condizionata dal tipo e dalle dimensioni del manufatto da trattare e dallo stato di conservazione delle sue diverse zone.
Il consolidamento può essere ottenuto mediante prodotti inorganici, organici e altri che potrebbero essere considerati intermedi tra queste due categorie.
I prodotti inorganici hanno una notevole affinità con i materiali lapidei per quello che riguarda la struttura reticolare e molte delle proprietà fisiche, ed hanno una durata nel tempo che è generalmente superiore a quella delle sostanze organiche.
Il meccanismo attraverso cui si esplica il consolidamento mediante un prodotto inorganico, consiste in genere nella precipitazione all'interno dei capillari di un nuovo composto scarsamente solubile, come conseguenza della reazione del consolidante con qualcuno dei compo­nenti del materiale lapideo, o con l'anidride carbonica dell'aria, o con l'acqua con cui viene in contatto.
Tale nuovo composto, grazie alle affinità strutturali con il materiale lapideo, aderisce alle pareti dei capillari riducendo lo spazio vuoto, spesso funzionando da 'ponte' tra le due pareti del capillare stesso.
Il miglioramento delle proprietà meccaniche, indotto dal consolidante inorganico, dipende dal tipo e dall'abbondanza dei legami che si stabiliscono tra il composto che precipita negli spazi porosi e i costituenti del materiale lapideo.
Nel caso dei prodotti organici, l'effetto consolidante si ottiene attraverso la formazione di uno strato più o meno continuo di materiale organico che riveste le pareti dei capillari, saldando tra loro i componenti minerali grazie all'elevato potere adesivo che possiedono i polimeri impiegati.
I prodotti organici 'invecchiano' più facilmente degli inorganici; i fattori principali che causano tale invecchiamento sono l'ossigeno, la radiazione UV, quella termica, e l'acqua. Alle variazioni di tipo chimico si accompagnano quelle delle proprietà fisiche: il colore tende ad ingiallire, il potere adesivo diminuisce e si può verificare un progressivo infragilimento del polimero.
Va d'altra parte osservato che, almeno nel caso del consolidante penetrato all'interno del materiale lapideo, gli scambi con l'ossigeno sono molto ridotti e l'azione degli UV è praticamente nulla.
La grande diversità chimica e strutturale dei consolidanti organici rispetto ai materiali lapidei, si riflette infine in una diversità di comportamento nei riguardi delle variazioni termiche.
 
Coefficiente di dilatazione termica lineare m/m Co
 

 
Anche altre proprietà fisiche, come la densità o il modulo di elasticità, possono essere molto diverse da quelle corrispondenti dei materiali lapidei, ma non è completamente noto come tali diversità influenzino nel tempo il comportamento del 'composito' materiale lapideo-consolidante.

Fonte testo:
L. Lazzarini, M.L. Tabasso, Il restauro della pietra, Padova 1986.
G.G. Amoroso, Il restauro della pietra nell'architettura monumentale, Palermo 1995.