In ogni ambiente specifico, i materiali utilizzati gradualmente si stabilizzano in un equilibrio chimico-fisico con il contesto. La degenerazione dei materiali rappresenta il processo attraverso il quale gli stessi si adattano ai mutamenti dei parametri ambientali, come le variazioni microclimatiche e la qualità dell'aria, insieme agli stress fisici e meccanici.
Questi adattamenti scaturiscono inevitabilmente in trasformazioni che si concludono con l'alterazione e la degradazione delle caratteristiche originali dei materiali, portando a mutamenti rapidi. D'altro canto, bisogna anche considerare gli effetti delle operazioni di restauro sui materiali ad esempio all'interno di edifici storici.
Lo studio dei materiali e delle loro patologie mediante analisi diagnostico-strumentali rientra nella valutazione delle caratteristiche chimiche dei materiali da costruzione e fornisce una visione approfondita sulla conservazione dell'edificio, con informazioni fondamentali in due ambiti chiave:
- caratteristiche chimico-fisiche dei materiali presenti nell'edificio, come malte, intonaci, materiali lapidei e mattoni, insieme ai segni di alterazione e degradazione;
- analisi dei parametri ambientali di rilevanza, quali temperatura, umidità relativa, esposizione solare, concentrazione di sostanze inquinanti gassose, e altro ancora.
Le tecniche principali per l'analisi chimica, fisica e mineralogico-petrografica dei materiali da costruzione
È fondamentale definire con chiarezza gli obiettivi conoscitivi desiderati attraverso l'uso di analisi chimiche dei materiali da costruzione, accanto a metodologie mineralogico-petrografiche e meccaniche, al fine di guidare la selezione dei parametri da esaminare e dei metodi analitici più pertinenti. In generale, per una caratterizzazione completa dei materiali da costruzione e dei processi di degrado, è essenziale condurre indagini in laboratorio su campioni e micro-campioni prelevati dall'edificio.
Risulta evidente che, per edifici storici vincolati, conviene adottare tecniche che richiedano quantità minute di materiale: sono da preferire, quindi, le metodologie non invasive che possono essere eseguite direttamente sul posto.
Le tecniche analitiche di questo genere consentono l'identificazione della composizione chimica (elementare e molecolare) dei materiali presenti nell'edificio, comprese le malte e gli intonaci, nonché la rivelazione di materiali neoformati e di quelli deliberatamente applicati in superficie.
Le tecniche analitiche che rappresentano oggi alcune delle metodologie più efficaci e flessibili per acquisire una comprensione esaustiva dei materiali riguardo alla caratterizzazione chimica sono:
- la diffrazione dei raggi X (XRD), un'analisi applicata a frammenti di materiali setacciati (come pietre naturali e leganti). È utilizzata per scoprire la composizione delle malte e degli intonaci, nonché quella dei pigmenti e dei materiali corrosi;
- la cromatografia ionica, adoperata soprattutto nel campo dei materiali da costruzione per identificare ioni salini e quantificarli.
