SOLUZIONI TECNICHE MIGLIORATIVE PER IL RESTAURO DELLA PIETRA



Protettivi innovativi e minerali per il restauro della pietra

In questo articolo presentiamo un nuovo sistema di protezione idrorepellente adatto alla pietra naturale, basato sulla combinazione tra molecole di silice (componente del quarzo e del vetro) e strati funzionali di carbonio. Proprio così: la tecnica sol-gel permette di creare materiali ibridi, in grado di coniugare la resistenza chimica di un ossido minerale (del diossido di silicio in questo caso) alla funzionalità di un polimero organico.
Come funzionano e quali sono le differenze ed i vantaggi rispetto ai classici silossani?


Il caso applicativo


Siamo a Bassano del Grappa (VI). Nel corso del 2013 la facciata della Chiesa di San Giovanni Battista in Piazza della Libertà è stata sottoposta ad un importante intervento di restauro. Molta attenzione è stata dedicata al marmorino originale settecentesco e alle statue decorative in Pietra di Vicenza. Queste ultime, segnate dai tipici fenomeni di degrado dovuti alle caratteristiche del litotipo (molto poroso ed assorbente), sono state oggetto di uno studio approfondito per determinare il sistema migliore di protezione idrorepellente. La valutazione è stata condotta confrontando il coefficiente di assorbimento d’acqua di porzioni di pietra trattate con diversi sistemi: prodotti a base di silossani, prodotti a base di nanoparticelle di diossido di silicio e prodotti sol-gel a base di nanosilice funzionalizzata (SIOX-5).


Lo studio preliminare

In seguito ad applicazione di biocida e pulitura attraverso micro-sabbiatura, diverse porzioni di pietra sono state trattate e lasciate maturare 72 ore per consentire ai diversi prodotti posti a confronto di stabilizzarsi. Sono state quindi eseguite delle misure del coefficiente di assorbimento d’acqua (Wa) attraverso il metodo della spugna di contatto sviluppato dal CNR ICVBC di Firezne (UNI 11432, 2011). Nella tabella di seguito si riportano i risultati ottenuti.

TIPOLOGIA DI PRODOTTO
Pi
Pf
t
COEFFICIENTE Wa
SILOSSANI

18.3 g

18.1 g

4 min

0.03

NANOPARTICELLE

18.0 g

17.9 g

4 min

0.01

SIOX-5 (SOL-GEL)

17.9 g

17.9 g

4 min

0.00

Pi: peso iniziale / Pf: peso finale / t: tempo di contatto / Wa: coefficiente di assorbimento d’acqua espresso in g/cm2 x t

Il sistema più efficace risulta essere quello sol-gel ibrido SIOX-5, ovvero il deposito di uno strato di silice. In alcuni casi hanno dimostrato una più rapida attivazione ed un’efficacia superiore di un ordine di grandezza rispetto ai polimeri silossanici. Anche i prodotti a base di nanoparticelle hanno dimostrato una elevata idrofobicità, generando tuttavia dei parziali sbiancamenti superficiali. Per questi motivi la scelta è ricaduta si sistemi sol-gel SIOX.

Come funziona?

Entriamo nel dettaglio del meccanismo di azione della silice funzionalizzata. Il prodotto, una volta applicato, riveste i pori e la superficie esterna, legandosi chimicamente con i substrati. Non si tratta di una semplice adesione fisica, di materiale inerte che si deposita o di una pellicola che semplicemente si appoggia al substrato; si tratta invece di legami chimici covalenti, molto forti e stabili nel tempo. Il legame chimico può avvenire con superfici silicatiche (attraverso legame Si-O-Si), carbonatiche (legami Si-O-Ca) laddove ci sia ossidazione ed idratazione superficiale, o con ossidi che presentino gruppi ossidrilici (-OH) in superficie. La parte minerale del trattamento (la silice) si lega al substrato, mentre i gruppi funzionali idrofobici si auto-dispongono verso l’esterno, garantendo un alto grado di idrorepellenza. In questo modo l’acqua e lo sporco veicolato rimangono in superficie. Allo stesso tempo, lo strato di silice applicato è mesoporoso (con porosità compresa tra 2 e 100 nanometri), ovvero più poroso di una silice amorfa ottenuta per fusione o di una silice minerale. Questa caratteristica lo rende traspirante e garantisce la permeabilità al vapore e ai gas in genere, fattore fondamentale per applicazioni su intonaco o pietra. Infine, al contrario di resine, cere o silossani, il rivestimento è omogeneo e conformale, ovvero segue la forma della superficie senza creare zone di accumulo, effetto plastificante o alterazioni della riflessione.

Schema di una pietra porosa in sezione e della distribuzione della silice funzionalizzata ottenuta con processo sol-gel.

Schema con dettaglio del legame chimico tra silice e substrato e distribuzione in superficie dei gruppi funzionali.


Il prodotto che consigliamo

SIOX-5 RE25 è una soluzione alcolica di silice nanostrutturata arricchita con gruppi funzionali in grado di conferire marcate proprietà idrofobiche alla superficie trattata.

Vantaggi

  • Il prodotto è asciutto ed attivo dopo 30 minuti / 1 ora dall’applicazione (contro le 48 ore dei silossani).

  • Una singola applicazione è sufficiente a garantire un ottimo risultato (contro le diverse stesure richieste dai sistemi silossanici).

  • La silice del prodotto è compatibile con le superfici minerali e si lega chimicamente alla pietra, rendendo il trattamento duraturo nel tempo.

  • Lo strato di silice è impermeabile all’acqua (Classe W3 secondo UNI EN 1062-3, 2008) e traspirante al vapore acqueo (Classe V1 secondo UNI EN ISO 7783, 2012).

  • La base minerale del prodotto lo rende inalterabile ai raggi UV e stabile in ambiente acido urbano.

  • Facilità di applicazione e resa elevata (fino a 10 metri quadri per applicazioni spray).

  • Il prodotto non pellicola ma riveste le pareti dei pori con strati minerali funzionalizzati.

  • Il trattamento è incolore, trasparente e presenta uno spessore massimo di 3 micron.

  • Il trattamento è reversibile con impacchi di tipo alcalino.