La protezione di superfici cementizie con silice funzionalizzata


Nella prima metà del ‘900 il cemento ebbe una grande diffusione nella realizzazione di intonaci decorativi per l’architettura. Queste nuove finiture furono spesso prodotte con materiali e tecniche sperimentali, molte volte utilizzando “ricette segrete” di cui si hanno scarse notizie. La conoscenza di questi materiali e dei loro meccanismi di degrado, così come la loro salvaguardia sono tuttora oggetto di studio ed approfondimento.
Gli intonaci cementizi sono esposti a deterioramento naturale o antropico. A causa della loro rugosità e porosità sono soggetti ad assorbimento di acqua e di inquinanti, quindi a deposito, incrostazioni e proliferazione di biodeteriogeni. In ambiente esterno, come nel caso di altre finiture, necessitano dunque di una protezione che inibisca sopratutto l'interazione con l’acqua, fonte di degrado chimico, fisico e biologico.

Foto al microscopio ottico, sezione lucida trasversale di intonaco cementizio interessato da degrado biologico (microalghe verdi) e deposito superfciale coerente.

Immagine SEM (microscopio a scansione elettronica), sezione ludica trasversale di intonaco cementizio. Si osserva la crescita dei biodeteriogeni all'interno della matrice.

 

lo studio di sistemi sol-gel su cemento

La crescente attenzione nei confronti delle superfici dell’arte e dell'architettura contemporanea, ha stimolato la sperimentazione di nuove strategie per la loro conservazione. Tra il 2019 ed il 2020 Siltea srl, società nata come spin-off dell’Università di Padova e specializzata nello sviluppo di nanomateriali per il restauro, ha intrapreso un percorso di ricerca dedicato strettamente ai materiali cementizi per lo sviluppo di trattamenti protettivi idrofobizzanti basati su tecnologia sol-gel. Il metodo, che prevede la sintesi per via chimica di ossidi ceramici e materiali ibridi come la silice funzionalizzata, si è dimostrato una valida alternativa ai tradizionali idrorepellenti. Grazie ad uno studio basato sul confronto tra prodotti tradizionali (polimeri silossanici) e protettivi sol-gel, nel monitoraggio eseguito su campioni nel breve e nel lungo periodo, è stato possibile evidenziare vantaggi operativi e diversità di prestazioni nel tempo. Nello specifico lo studio è stato condotto attraverso misure del coefficiente di assorbimento d'acqua (Wa) con metodo della spugna di contatto (UNI 11432:2011) nell'arco di 2 settimane, 6 mesi (ciclo stagionale estate - inverno) e 2 anni.

Grafico che illustra la riduzione dell'assorbimento d'acqua nel tempo (ciclo di monitoraggio stagionale), confornto tra materiale non trattato, silossani e sistemi sol-gel.

Grafico che illustra la velocità di attivazione del trattamento sol-gel (istantaneo) rispetto ad un trattamento silossanico (due settimane).

 

Oltre ad una maggiore efficacia nel lungo periodo, uno dei principali vantaggi riguarda i tempi di attivazione. Confrontando nell’arco di sei mesi il comportamento di un silossano e della silice funzionalizzata su materiale poroso, è possibile osservare in primo luogo una maggiore efficienza in termini di riduzione del coefficiente di assorbimento d'acqua. In secondo luogo risulta evidente come un polimero silossanico impieghi 1-2 settimane per raggiungere un buon effetto protettivo, mentre l’attivazione di un protettivo sol-gel è immediata (vedi grafici). Questa particolare velocità di reazione è utile in fase di cantiere poichè diminuisce il rischio di dilavamento nel caso di piogge imminenti subito dopo il trattamento.

 

CASI STUDIO

I risultati incoraggianti ottenuti in sede sperimentale sono stati la premessa per due casi applicativi negli ultimi due anni. Il primo è rappresentato dal campanile novecentesco di Santa Croce (Padova), costruito su progetto dell'ing. Giulio Lupati tra il 1899 ed il 1907, rivestito lungo il fusto da uno strato di intonaco a base cementizia conservato e valorizzato.
Il secondo è la cappella monumentale del cimitero di Mompiano (Brescia), la cui edificazione risale agli anni ‘30, e che prevedeva già in progetto un rivestimento dei prospetti con malta di cemento mescolata a  polvere di marmo “raschiato”, diversamente lavorato per creare un effetto decorativo.
I risultati degli interventi sono stati recentemente presentati al convegno promosso dall'IGIIC "Il cemento come espressione artistica - VIII giornata di Studio sul Contemporaneo", il 3 Febbraio 2023 presso l'ACCADEMIA DI BELLE ARTI DI BOLOGNA.
I sistemi sol-gel, già applicati con successo su manufatti in materiale lapideo o terracotta, si presentano come soluzione promettente anche nel caso del cemento, dimostrando una forte compatibilità con la matrice cementizia (silicati idrati), durabilità e vantaggi operativi che attualmente altri sistemi non offrono.