Perizia sul danneggiamento di un rivestimento esterno in marmo

A Marmotest è stato affidato l’incarico di valutare il danneggiamento di pannelli di marmo utilizzati come rivestimento esterno di un edificio. I pannelli delle due facciate si presentavano piegati, come mostrano le fotografie 1 e 2.

Il rivestimento è stato realizzato nel 2000. Dopo circa 10 anni quindi i pannelli in marmo hanno subito quello che comunemente viene chiamato “bowing” ovvero a seguito di danneggiamento igro-termico le lastre si sono piegate in maniera visibile.

Marmotest ha condotto uno studio sull’analisi statica dei pannelli e sulla vita residua del rivestimento. Sono stati eseguiti due sopralluoghi con rilievi fotografici e strumentali, oltre a test e prove per valutare i parametri meccanici più significativi. Durante il primo sopralluogo sono state effettuate misure sclerometriche su una porzione di lastra depositata sul tetto, con un martello Schmidt modello L da roccia. Durante il secondo sopralluogo è stato condotto un accurato esame visivo di tutte le lastre e su una ventina di pannelli sono state effettuate misure di piegamento con il bow-meter.

Oltre all’attività in campo è stata prelevata una lastra del rivestimento esterno sulla quale sono stati condotti i seguenti test: determinazione della resistenza a trazione seguendo lo standard ASTM C880, determinazione dell’energia di impatto secondo la norma UNI EN 14158, esame microscopico di tipo petrografico atto a definire le caratteristiche cristallografiche e il danneggiamento intergranulare, ed infine sono stati effettuati alcuni cicli di invecchiamento accelerato di bowing utilizzando la macchina NT499. In questo modo è stato possibile definire la resistenza residua del materiale, la sua attitudine al piegamento e se il processo di piegamento delle lastre è tutt’ora in corso e quindi se l’ulteriore esposizione possa continuare il danneggiamento o meno.

Tipo di impianto di raffreddamento/riscaldamento: Impianto di raffrescamento e riscaldamento con UTA e bocchette collocate nel controsoffitto;

Stazione meteo più vicina: Verona Villafranca aeroporto militare. Orientamento edificio: facciate rivestite sud-est e nord-ovest.

Il rivestimento è realizzato con pannelli di marmo di misure variabili e di identico spessore. Il materiale presenta un fondo bianco latte con vene grigio-nere dovute a concentrazioni di pirite microcristallina.

Il colore di fondo, la grana e la venatura identificano una ben precisa varietà commerciale. Oltre a differenze cromatiche e di grana vi sono anche variazioni importanti delle caratteristiche meccaniche di resistenza e di durabilità nel tempo.

Il rivestimento è del tipo a “facciata ventilata” ovvero tra il rivestimento estero e il corpo dell’edificio grazie alle tecniche di ancoraggio viene lasciata una intercapedine di aria, che contribuisce all’isolamento termico dell’edificio. Le lastre sono ancorate con dei tasselli fisher F10, in genere la parte inferiore della lastra è sorretta da “kerf” mentre la parte superiore ha dei “pin”. Il tassello fisher ha la caratteristiche di poter essere equipaggiato indifferentemente con kerf o pin, vedi immagine 3. Rispetto all’immagine 3 la configurazione utilizzata per quasi tutte le lastre sono fisher F10 con un kerf superiore ed un pin inferiore. Quindi il supporto (vedi foto 4) contestualmente fa da ancoraggio a 2 pannelli: quello superiore lo sorregge tramite un kerf (e quindi la lastra presenta su tutta la costa inferiore uno “slot” appositamente realizzato per il kerf), mentre nella lastra inferiore il pin ha il solo scopo di tenere la lastra in posizione verticale e quindi non è caricato verticalmente e non concorre in alcun modo a sorreggere il peso della lastra. Solo alcuni pannelli, quelli in sommità, sono sorretti da pin laterali.

L’ancoraggio presenta delle buone caratteristiche per adattarsi alla deformazione termica a cui è soggetta una lastra di rivestimento esterno di tali dimensioni. Assumendo (per eccesso) come coefficiente di dilatazione termica lineare 0,007 mm/m °C , una lastra di un metro a seguito di un aumento di temperatura di 50 °C si dilaterebbe di 0,35 mm. L’ancoraggio utilizzato è in grado di assecondare la deformazione della lastra dovuta alla dilatazione termica. In altre parole la lastra è libera di allungarsi per effetto di sbalzi termici mentre l’ancoraggio non interferisce in tali allungamenti.

Il sopralluogo è stato condotto a terra e sul tetto e quindi non sono stati compiuti lavori e rilievi in quota. Sono state visionale le lastre sino ad un paio di metri di altezza ed inoltre dal tetto è stato visionato l’ultimo ordine di pannelli. I pannelli risultano imbarcati; a vista non si riesce ad apprezzare se il marmo nella facciata EST risulti maggiormente piegato di quella OVEST. Sebbene i pannelli esposti a EST subiscano degli sbalzi termici maggiori, ma soprattutto una esposizione solare diretta maggiore, ciò non sembra aver influenzato il piegamento (in bibliografia esistono numerosi casi in cui non è apprezzabile un piegamento differenziale).

Tutti i pannelli presentano un piegamento di tipo convesso secondo la definizione introdotta dal progetto TEAM (http://www-v2.sp.se/building/team/PDF/TEAM%20Final%20Report.pdf), vedi figura.

Durante il sopralluogo si è constatato che in corrispondenza degli ancoraggi il marmo non presenta segni di lesioni o spalling. A dimostrazione che l’ancoraggio fisher F10 non solo non interferisce con i cambi di forma causati dalla dilatazioni termiche ma neanche ai cambi indotti da “bowing” o “espansioni” che sono numericamente ben maggiori e più gravi rispetto alle dilatazioni termiche. In quasi tutte le lastre visionate da terra state notate delle discontinuità centimetriche (con il termine di discontinuità in conformità alla norma ISRM – International Society for Rock Mechanics – si intende un frattura generica all’interno della matrice rocciosa). In alcuni rari casi le discontinuità hanno raggiunto dimensioni decimetriche foto 10. Le discontinuità si presentano molto spesso con i lembi anneriti, più sviluppate all’estradosso del pannello e meno all’intradosso con andamento in genere che segue la direzione di minor resistenza del marmo : il verso di macchia. L’annerimento dei lembi ci da un indicazione cronologica dell’età del difetto: in questo caso si tratta di difetti non giovani ma formati e già ossidati dal tempo e quindi già di qualche anno di età. La differenza di traccia tra l’estradosso e l’intradosso è causato dal movimento imposto al pannello durante il piegamento e dall’indebolimento di questo proprio sull’estradosso. L’andamento sub parallelo al verso di macchia è un fenomeno del tutto naturale, una frattura si propaga in direzione tale da minimizzare l’energia di rottura, l’unica informazione che già si sapeva è che il fenomeno della propagazione di tale difetto è un fenomeno “quasi statico”. Durante il primo sopralluogo è stata ritrovata una porzione di lastra rotta abbandonata sul tetto dell’edificio e quindi esposta alle intemperie. Su tali porzioni di lastra sono state condotte delle determinazioni speditive con lo sclerometro da roccia marca Schmidt – modello L.

Sclerometro roccia modello L

Le misure corrispondenti ad A sono state eseguita nella porzione di marmo maggiormente esposta agli agenti atmosferici. Le misure B e C sono state eseguite su porzioni “protette” dalla A e quindi esposte in miniera minore agli agenti atmosferici. Tutte le misure sono state effettuate con il martello in posizione verticale. Il martello di Schmidt modello L (energia d’impatto di 0.74 J) è appositamente realizzato per stimare dall’indice di rimbalzo la resistenza a compressione superficiale di materiali lapidei.. Il funzionamento del martello di Schmidt si basa sul rimbalzo di una massa battente su di un pistone che si appoggia sulla superficie del manufatto: più elevata è la resistenza, maggiore è il rimbalzo.

La resistenza a compressione sc [MPa] è stata stimata a partire dall’indice di rimbalzo – Schmidt Rebound Hardness [SRH] mediante l’apposito il grafico di correlazione della ISRM – Suggested Method for the Quantitative Description of Discontinuities. La variazione in percentuale delle misurazioni tra i punti B ed A è del 23,4%. La C0 (resistenza a compressione) stimata risulta quella in tabella assumendo il valore di massa volumica pari a 2,7 t/m³. E’ interessante notare come la maggior esposizione all’acqua abbia determinato per la porzione A un peggioramento delle caratteristiche meccaniche di circa il 24 %. Le porzioni di marmo erano sul tetto all’aperto ma poco esposte ai raggi solari.

L’esame spedivo ha subito portato alla luce le seguenti osservazioni:

Le porzioni di lastra coperte dalle altre hanno dato valori di rimbalzo maggiori ad indicare che gli agenti atmosferici hanno sicuramente causato un danneggiamento e quindi l’azione ambientale non solo ha prodotto un imbarcamento delle lastre ma anche una riduzione delle caratteristiche meccaniche. Le porzioni indagate presentano una resistenza a compressione relativamente bassa. Anche se la prova sclerometria è una prova speditiva e quindi non “precisa” i valori riscontrati, particolarmente bassi, indicano la necessità di effettuare un accurato studio di resistenza meccanica di laboratorio. Dalle risultanze del sopralluogo è emerso la necessità di effettuare delle determinazioni di laboratorio più accurate in particolare: resistenza a flessione a momento costante (si consiglia ASTM C880), determinazione dell’energia di impatto e assorbimento di acqua. Per capire inoltre se siamo di fronte a fratture intergranulari o trans granulari è stato richiesto su una discontinuità uno studio petrografico. Un altro studio petrografico su 3 direzioni ortogonali è stato richiesto per conoscere la forma cristallina, il tipo di “contatti” intercristallini e per verificare lo stato di decoesione intergranulare. In questa occasione inoltre è emersa l’importanza di condurre misure e rilievi con il bowmeter.

Lo scopo del sopralluogo è stato:

1) L’effettuazione di un esame visivo di TUTTI i pannelli per determinare situazioni critiche. In particolare l’esame è stato condotto con il seguente obiettivo:

a. Stabilire se tra i pannelli in quota ci sono segnali di spalling (rotture) in corrispondenza degli ancoraggi;

b. Verificare la presenza di discontinuità o fratture di neoformazione e verificare se sono presenti porzioni di marmo isolate da fratture e quindi in condizioni di instabilità.

c. Definire se porzioni di pannelli adiacenti sono entrate a contatto a seguito della deformazione indotta;

d. Determinare eventuali anomalie nell’ancoraggio.

2) L’ effettuazione di un rilievo strumentale del piegamento seguendo lo standard NT500 tramite il bow-meter (vedi foto 12). Il bow-meter è un calibro a precisione centesimale a base di lettura variabile appositamente studiato per effettuare misure di piegamento dei pannelli di rivestimento piegato. La norma che definisce lo strumento, come deve essere effettuata la misura quali determinazioni fare e come effettuare il rilievo è la Nord Test Method NT build 500 – Cladding Panels FIELD METHOD FOR MEASUREMENT BOWING [http://www.nordicinnovation.net/nordtestfiler/build500.pdf]. Per fare le misurazioni si è usato lo schema di rilievo suggerito dalla norma in questione (vedi fig. 2).

Per identificare univocamente ciascun pannello è stato preventivamente realizzato uno schema di settorizzazione dell’edificio. La prima naturale distinzione è stata tra la facciata est e la facciata ovest; dopodiché sono stati individuati degli elementi strutturali (colonne in metallo) da cui partire per contare i pannelli (vedi figura)

La porzione esposta sul lato Est appare con un grado di alterazione superficiale lievemente superiore a quella esposta ad Ovest, chiaramente visibile dalla perdita della lucidatura originaria e da un patina di colore giallo-ocra che appare più modesta sulla facciata occidentale.

Da segnalare che il materiale posato all'interno dei pilastri in entrambe le facciate, in posizione più protetta, risulta piegato in minor entità ed inoltre conserva ancora buona parte della originaria lucidatura (foto 13) mostrando quindi un’alterazione superficiale meno marcata. Tutto ciò risponde bene alle teorie del bowing, secondo le quali l’effetto del vento accelera il fenomeno e quindi l’entità del piegamento, creando sulla superficie della lastra delle alterazioni microclimatiche in particolare di umidità.

Avvicinandosi con l'uso del cestello al materiale si osservano in corrispondenza dei bordi della maggior parte dei pannelli lesioni con lunghezze dal centimetro al decimetro, chiuse ma ben riconoscibili per la presenza di materiale esterno che man mano si è depositato.

In alcuni casi l’espansione volumetrica ed il piegamento hanno portato ad un avvicinamento dei bordi di due pannelli contigui o di due adiacenti generando tensioni localizzate che hanno portato all'insorgenza di punti di innesco di fratture con parziale distacco di materiale (foto 15-18).

Le fratture con lunghezza maggiore

rilevate alcuni pannelli sono comunque datate vista la colorazione assunta (vedi foto); l’esame a vista di tutti i panelli non ha evidenziato fratture estese recente origine (sarebbero state caratterizzate da una colorazione bianca che risalta dal fondo segno di cedimento strutturale recente) Sebbene si siano rilevate alcune fratture con lunghezza decimetrica, non si sono osservate porzioni completamente isolate; alcuni modesti volumi di materiale marmoreo sono stati ritrovati sui cornicioni ma si ritiene non derivino da distacchi spontanei bensì da residui di lavorazioni secondarie (installazione/rimozione fioriere, manutenzioni, etc.) effettuate dopo l'installazione del rivestimento (Foto 20 e 21).

Queste porzioni marmoree risultano alterate con un evidente decadimento delle proprietà fisico- meccaniche dimostrato dal fatto che il materiale tende a polverizzarsi con una semplice sollecitazione tra le dita evidenziando chiaramente la struttura saccaroide (foto 22).

In altri casi si sono osservate porzioni di materiale (angoli, bordi, etc.) incollate con mastice, interventi sicuramente eseguiti durante l’installazione. Foto 23.

Le misure con il bow-meter sono state eseguite su 22 pannelli, per ciascun pannello si è utilizzato lo schema prevista dalla NT 500 e riportato in figura

La scelta dei pannelli da misurare è stata effettuata seguendo le indicazioni della norma NT500, ovvero cercando di campionare situazioni microclimaticamente differenti (centro pannello, bordo, angoli etc.), in fotografia sono rappresentati a titolo di esempio l’identificazione di alcuni pannelli misurati. Come previsto dalla norma su tutti i pannelli è stata misurata almeno una diagonale mentre solo per alcuni pannelli sono stati misurati anche gli altri parametri geometrici.

Con il bow-meter si realizza una misura di piegamento assoluta, la sua unità di misura è quindi in mm. Per poter confrontare l’entità del piegamento del pannello in genere è buona norma riportare la misura del piegamento al metro lineare, passando quindi ai mm/m. Questa operazione viene fatta tenendo conto della base di lettura del bow-meter e della dimensione del pannello in esame. In tabella sono riportati i dati di piegamento già normalizzati in mm/m.

Per verificare se il piegamento varia in funzione dell’esposizione del pannello è stato fatto un grafico suddiviso in 2 serie: la prima di colore blu è relativa ai pannelli esposti ad Est la seconda è relativa ai pannelli esposti ad Ovest. Contrariamente a quanto è apparso durante l’esame visivo in occasione del primo sopralluogo (vedi il primo sopralluogo) dal grafico si nota una differenza in media in funzione dell’esposizione (studi recenti hanno definito che la correlazione tra il piegamento e l’esposizione non è sempre si soddisfatta).

Sono state osservate un totale di 4 sezioni sottili, ricavate da un campione proveniente da un frammento di lastra posata e lucidata (P1-4).

L’osservazione al microscopio ottico (Nikon Eclipse E600 POL) delle 4 sezioni ha permesso di riconoscere una roccia a grana medio-fine che presenta una tessitura olocristallina, costituita da cristalli aventi abito principalmente euedrale. I bordi tra i cristalli sono prevalentemente rettilinei, caratterizzati dalla presenza di giunti tripli nei punti di contatto tra cristalli (tessitura poligonale). Da un punto di vista granulometrico, sono rappresentate due classi dimensionali: cristalli a grana medio-fine (0,3-0,5 mm) e cristalli a grana fine (<0,1 mm) (tessitura inequigranulare). Sono riconoscibili anche sottili livelli di forma allungata, costituiti da calcite a grana molti fine. In base a queste osservazioni è possibile dire che la roccia ha una tessitura inequigranulare-poligonale secondo la classificazione di Passchier & Trouw, 1998 (vedi foto)

Foto 28 e 29 Aspetto generale della roccia. Sono evidenti la tessitura inequigranulare-poligonale e le due classi granulometriche principali. Sono visibili anche sottili livelli costituiti da calcite a grana molto fine. Dimensioni immagini: 8,8×6,6 mm.

Da un punto di vista composizionale, la roccia è costituita per oltre il 90% da cristalli di calcite (CaCO3), derivante da ricristallizzazione metamorfica, che raramente mostrano sistemi di sfaldatura ben sviluppati. In modo molto subordinato sono presenti clasti di materiale silicoclastico come cristalli di quarzo e/o plagioclasio (foto 30).

Foto 30 e 31 . Sono visibili sistemi di sfaldatura nei cristalli a granulometria maggiore e clasti di materiale silicoclastico (Qtz: quarzo, Plg: plagioclasio). Dimensioni immagini: 4,4×3,3 mm. 2A. Nicol paralleli. 2B. Nicol incrociati.

I cristalli di calcite sono frequentemente caratterizzati dalla presenza di geminazioni meccaniche (geminazioni secondarie), che rappresentano il risultato di una deformazione intracristallina a carattere plastico. I geminati sono generalmente spessi e rettilinei, anche se in alcuni casi si presentano piegati. E' inoltre frequente la presenza di due sistemi di geminazione che si intersecano tra loro formando angoli di 60°-120°. Talvolta i geminati presentano bordi frastagliati, dovuti allo sviluppo di fenomeni di ricristallizzazione per grain boundary migration. Secondo la classificazione di Burkhard (1993), i geminati presenti nella roccia sono di tipo I, II, e IV che indicano temperature di deformazione tra i 150° ed i 300°C .

Foto 32 e 33 Geminazioni meccaniche nei cristalli di calcite. Sono evidenti due sistemi di geminazione che si intersecano tra loro formando angoli di 60°-120° e geminati con bordi frastagliati. Dimensioni immagini: 1,76×1,32 mm.

Nella roccia in esame è presente un sistema di fratturazione fragile principalmente a scala intercristallina. Le fratture si impostano lungo i bordi dei cristalli, senza interessare questi ultimi, ed assumono una caratteristica geometria a scalini (Foto 33, 34) questo tipo di fratturazione può interessare rocce cristalline con tessitura poligonale, in quanto la geometria dei cristalli con bordi rettilinei e giunti tripli può determinare una bassa resistenza meccanica alla fratturazione, a differenza di tessiture interlobate (o ameboidali), questo perché i legami intercristallini sono molto più forti in tessiture interlobate che nelle poligonali. Inoltre tessiture di tipo poligonale favoriscono la circolazione di fluidi intercristallini che possono portare ad un ulteriore indebolimento dei legami tra cristalli e quindi della roccia in generale.

Foto 34 e 35. Aspetto generale della fratturazione fragile intercristallina impostata lungo i bordi dei cristalli. Dimensioni immagini: 8,8×6,6 mm

Foto 36 e 37. Dettaglio della fratturazione fragile intercristallina impostata lungo i bordi dei cristalli. Dimensioni immagini: 0,88×0,66 mm.

Seguendo le linee guida sulla classificazione delle rocce metamorfiche proposta da “IUGS Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks” (Schmid et alii, 2007), il campione esaminato può essere classificato come Marmo. La roccia è stata così definita in quanto costituita per oltre il 90% in volume da calcite derivante da ricristallizzazione metamorfica. Seguendo la “Designation C119-11 – ASTM” 2011 la roccia può essere classificata come un Marmo Calcitico.

Ai fini del bowing la roccia è stata classificata come un marmo a grana medio-fine con tessitura inequigranulare-poligonale e quindi predisposta a favorire il fenomeno del piegamento.

Sono stati raccolti i dati meteo relativi alla stazione meteo più vicina all’edificio esaminato: quella di Villafranca di Verona. L’anali storica dai dati è stata eseguita per definire il tipo di danneggiamento subito dalle lastre. Nelle tabelle seguenti si riporta alcuni anni con le medie relative:

Per gli anni indietro si è provveduto ad un’analisi aggregata annuale: in tabella la sintesi dei dati suddivisi per anno:

Sono stati riportati in tabella i dati relativi alla temperatura minima, massima e umidità relativa. Dallo storico degli ultimi 6 anni si può notare che raramente la temperatura è scesa al di sotto di 0 °C. Anche la massima si mantiene relativamente bassa, in questo modo lo sbalzo termico medio annuale è di circa 10,5 °C. Per l’umidità il valore medio annuale è circa 77%, mentre mensilmente si assistono a picchi nei mesi freddi (quasi sempre la media mensile è al di sopra del 90%) mentre nei mesi caldi l’umidità relativa cala (vedi grafico)

Grafico delle medie mensili del valore di UR%. Sono stati considerati solo alcuni anni unicamente per verificare l’esistenza di un trend di variazione della umidità relativa. Dall’andamento delle temperature, dall’entità modesta degli sbalzi termici e dai valori di UR% si può affermare che il tipo di danneggiamento subito dal marmo è un danneggiamento “igro-termico” a grossa componente igrica e bassa componente termica.

Presso il laboratorio MarmoTest sono state eseguiti i seguenti test: resistenza a flessione costante secondo la norma ASTM C 880 (allegato 1), assorbimento d’acqua ASTM C97 (allegato 2 ) energia di rottura UNI EN 14158 (allegato 3) e una prova speditiva NT499 Bowing Test. Lo scopo dei test è quello di definire i parametri meccanici residui del marmo per verificare se sono ancora compatibili con la destinazione d’uso.

Dall’esito dei test risulta che i parametri meccanici residui sono relativamente bassi: il valor medio della resistenza a flessione è 1,88 MPa ± 0,23 MPa. A tal proposito si ricorda che la norma tecnica ASTM C503 “Standard specification for marble dimension stone” alla tabella 1 – caratteristiche fisiche, per la resistenza a flessione richiede il valore minimo di 6,9 MPa per i marmi. Per dare dei valori di raffronto i marmi carrarini variano mediamente da 7 MPa a 16 MPa. Il test sull’assorbimento d’acqua (ASTM C97) ha dato un valore anomalo pari allo 0,35%, quando mediamente il marmo ha valori tra 0,10% e 0,16%. L’anomalia del risultato è in linea con gli effetti del danneggiamento termoindotto. E’ scientificamente chiarito che l’aumento di porosità è legato al danno igrotermico (MALAGA ET ALTRI: Experimental study on the variation in porosity of marble as a function of temperature). Anche il risultato del test dell’energia di impatto conferma quanto sopra. Il valore medio è 1,5 J circa (equivale a dire che una sfera di 1 kg è in grado di rompere una marmetta lasciata cadere da 15 cm di altezza) valore ampiamente al di sotto della media dei marmi.

E’ stata condotta infine una prova qualitativa con la macchina NT499 Bowing Test su 2 provini, per verificare se il marmo è ancora soggetto a piegamento oppure se ha raggiunto già il massimo piegamento. Sono stati fatti solo 8 cicli su 40 che ne prevede la prova. In soli 8 cicli i 2 provini si sono ulteriormente piegati di circa 2 mm/m. Dal test speditivo effettuato possiamo chiaramente affermare che il danneggiamento NON è ancora terminato e quindi progredirà con il tempo.

Dalle analisi svolte appare chiaro che siamo di fronte ad un fenomeno congiunto di espansione volumetrica e di bowing. I due effetti sono in realtà provocati da un'unica causa: l’attacco igro-termico a elevato carattere igrico operato dagli agenti atmosferici. Il fenomeno di base è causato dalle specifiche caratteristiche di dilatazione termica del cristallo della calcite (di cui il marmo è composto circa per il 97%).

Come per tutti i minerali anche la calcite ha un coefficiente di dilatazione isotropo e variabile sulle 2 direzioni di anisotropia cristallografica. La calcite però presenta la seguente singolarità: mentre sull’asse cristallografico principale C il valore del coefficiente di dilatazione termica lineare è pari a α= + 26 × 10⁶ °C, in direzione ortogonale a il valore è α= – 6 × 10⁻⁶ °C, per cui mentre il cristallo si allunga in una direzione si accorcia in direzione ortogonale vedi figura 4

L’insieme dei cristalli ad ogni ciclo termico quindi subisce una deformazione di geometria come visto in figura 4, durante questo processo vengono a crearsi dei nuovi vuoti intercristallini a tal punto che anche la porosità del marmo aumenta. L’acqua che va ad occupare i nuovi pori creati portando con il tempo al vero danneggiamento di decoesione granulare. E’ oramai dimostrato che gli sbalzi termici in condizioni “secche” e quindi in assenza di acqua non portano al fenomeno della decoesione granulare (vedi figura

5). L’espansione volumetrica causata dalla decoesione granulare (foto 36 e 37) è influenzata dal grado di umidità del marmo. In condizioni “secche” l’espansione dopo 100 cicli 20°C-80°C-20°C si mantiene asintoticamente a 0,02 %, mentre in condizioni umide (wet) o semiumide notiamo una deriva crescente con valori al centesimo ciclo di circa 0,10 e 0,8, e comunque sempre in crescita.

Ancora non è chiaro come l’acqua intervenga fenomeno. Alcune recentissime teorie sostengono che il vapor acqueo in fase di riscaldamento del materiale va a riempire l’aumento temporaneo di porosità occupando i vuoti creati; anche senza raggiungere la temperatura di rugiada è dimostrato che all’interno dei pori il vapore si può trasformare in acqua. In fase di raffreddamento del materiale poi l’acqua non riesce a defluire all’esterno e quindi la diminuzione di porosità viene contrastata dalla spinta interstiziale dall’acqua intercristallina. Tale contropressione dell’acqua accelera il processo della decoesione granulare.

Sulla base dei sopralluoghi effettuati, delle prove di laboratorio esperite e del confronto con la bibliografia esistente si possono trarre le seguenti conclusioni:

♦ tutte le lastre costituenti il rivestimento delle due facciate ventilate con esposizione est ed ovest hanno subito una piegamento di entità differente da pannello a pannello. Dall’analisi delle misure con il bow-meter si evidenzia un grado di piegamento leggermente maggiore per quelli esposti ad est;

♦ l'analisi macroscopica diretta ha evidenziato la presenza di lesioni da millimetriche a centimetriche sui bordi del materiale, solo in alcuni casi tali lesioni arrivano a qualche decimetro. In nessun pannello è stata osservata una porzione marmorea completamente isolata da fratture e/o superfici libere e quindi allo stato del sopralluogo non esistono porzioni marmoree rimovibili.

♦ l'effetto del piegamento e dell’espansione volumetrica ha portato in alcuni casi porzioni di rivestimento a contatto le une con le altre determinando locali punti di stress specie in corrispondenza di angoli e spigoli con inizio di microlesioni ed in alcuni casi con evidenza di modeste parti mancanti (vedi foto 15, 16, 17,18);

♦ in corrispondenza degli ancoraggi nessun pannello mostra segni di lesioni, microfratture o spalling causato dall’interferenza piegamento-ancoraggio;

♦ il grado di piegamento misurato con il bow-meter fornisce valori che indicano che siamo nel campo di un “medium bowing” (vedi tabella)

♦ l'analisi petrografica ha evidenziato che le caratteristiche cristallografiche sono tali da favorire il fenomeno del bowing (cristalli con tessitura olocristallina-poligonale). E’ inoltre evidente il fenomeno di decoesione tra i cristalli a seguito dell’azione igro-termica. In altre parole i cristalli a seguito dell’azione degli agenti atmosferici tendono a rompere il legame con quelli adiacenti, le lesioni visibili ad occhio nudo sono l’esempio della propagazione continua della decoesione granulare da scala microscopica a scala macroscopica;

♦ i test fisico-meccanici condotti sul materiale campionato proveniente dal rivestimento esterno hanno fornito valori di resistenza residua relativamente bassi (vedi appendici)

o resistenza a flessione: 1,9.MPa.

o porosità aperta – assorbimento acqua: 0,34%

o energia di impatto: 1,5 J: Tali valori sono indice di una resistenza estremamente bassa in relazione alla destinazione d’uso; a titolo comparativo si cita la norma tecnica ASTM (American Society for Testing and Materials) C503 che per i marmi consiglia un valore minimo ammesso di 6,9 MPa e un assorbimento di acqua massimo 0,2%. Il test speditivo NT499 (test specifico per verificare l’attitudine di un materiale a piegarsi) ha dimostrato che il piegamento è in ancora corso e quindi il fenomeno progredirà ulteriormente con il prosieguo dell’esposizione portando un ulteriore progressivo danneggiamento del rivestimento.

1- Preso atto dei valori di resistenza fisico-meccanica estremamente bassi in considerazione della destinazione d’uso;

2- Considerato che eventuali forze esterne (sisma, anomale raffiche di vento…) anche di entità limitata visti i valori di resistenza residua e la condizione generale del rivestimento potrebbero portare a modificazioni anche importanti della condizione attuale arrivando anche a potenziali distacchi di parti di uno o più pannelli;

3- Considerato inoltre che il danneggiamento è in corso di evoluzione come testimonia l’esito del test NT499.

AL FINE DI ESCLUDERE ANCHE SOLO IN VIA POTENZIALE LA CADUTA DI PORZIONI DI MATERIALE, È CONSIGLIATA LA RIMOZIONE DI TUTTO IL RIVESTIMENTO IN MARMO DELL’EDIFICIO ESAMINATO.

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• Team final report