Messa a punto di un sistema di consolidamento nanostrutturato per la conservazione degli intonaci dipinti

The main goal of this work is the development of a consolidation system for wall paintings with relevance in historic and artistic fields. The research has focused on the preparation of a product capable of ensuring a deep penetration so as to fill microcracks, suitable to restore cohesion to the supports and then consolidate surfaces of a particular interest. The product should be used where a high compatibility between the surface and the consolidating formulation is required so as to ensure uniformity in the mechanical properties of the entire artifact. Consolidating products are usually of a cementitious or polymeric nature, but both categories do not fall within the definition of nano structured products. The use of nano structured materials improves the diffusion in depth and the ability to consolidate micro and nano fractures, a goal that can not be reached by a normal consolidating product; So the nano structured materials guarantee a greater consolidating power. In the last few years, nanolime consolidants have been developed, but those do not guarantee high penetration properties in depth and, above all, as they do not develop an hydraulic setting reaction, they do not offer interesting mechanical properties. These conditions led us to move, in this work, towards the development of a product with hydraulic properties, in compliance with the universal criteria for restoration and preservation of historic mortars, chemically compatible and similar from the point of view of mechanical properties but even nano-sized so as to facilitate penetration. The work developed during the PhD was preceded by the acquisition of the knowledge of the system on which the formulation would be applied (surfaces, often painted, of historical and / or artistic value), in particular surfaces belonging to the Roman era. The development of the hydraulic mortar started with the selection of a nanostructured binder and an aggregate, this last with nanometric dimensions too, followed by tests for the validation of the product characteristics and the reaction that took place. Studies on application methods belong to a further development of this research.

L’obiettivo principale del lavoro è la messa a punto di un sistema di consolidamento per murature di particolare pregio storico-artistico. La ricerca si è concentrata sulla preparazione di un prodotto in grado di garantire una penetrazione in profondità in modo da riempire microfratture, dunque adatto a restituire coesione ai supporti e quindi consolidare superfici di particolare interesse. Il prodotto dovrebbe essere utilizzato dove la compatibilità di formulazione è richiesta a garantire uniformità nelle proprietà meccaniche del manufatto intero. I normali consolidanti sono generalmente cementizi o di natura polimerica, ma entrambe le categorie non rientrano nella definizione di prodotti nanostrutturati. L’utilizzo di materiali nanostrutturati facilita la diffusione in profondità e la possibilità di consolidare micro e nano fratture, non raggiungibili dai normali consolidanti; dunque essi garantirebbero un maggior potere consolidante. Negli ultimi anni sono stati sviluppati nanoconsolidanti a base di calce, che non garantivano proprietà di penetrazione in profondità ma, soprattutto, non sviluppando una reazione di presa di idraulica, non garantivano proprietà meccaniche interessanti. Tali condizioni hanno fatto si che ci si orientasse, in questo lavoro, verso la messa a punto di un prodotto dalle proprietà idrauliche, nel rispetto dei criteri di restauro e conservazione delle malte storiche, chimicamente compatibile e simile dal punto di vista delle proprietà meccaniche ma anche nano-dimensionato per favorirne la penetrazione. Il lavoro svolto durante il dottorato è stato preceduto dalla acquisizione della conoscenza del sistema sul quale andrà applicata la formulazione stabilita (superfici, spesso dipinte, di particolare pregio storico e/o artistico), condotto in particolare su opere di epoca romana. La messa a punto della malta idraulica prevede la selezione di un legante nanostrutturato e di un aggregato anch’esso di dimensioni nanometriche, cui seguono prove per la verifica delle caratteristiche del prodotto e della avvenuta reazione. Gli studi sulla modalità di applicazione del prodotto costituiscono lo sviluppo successivo della ricerca riguardante il prodotto messo a punto.