Appena dieci cicli di gelo e disgelo sono sufficienti per indurre una riduzione sostanziale della resistenza a compressione uniaxiale del marmo di Carrara, accompagnata da un calo molto marcato del modulo di Young tangente. A documentarlo è lo studio pubblicato su Geotechnics, volume 5, pagina 85, ad opera di Azemeraw Wubalem, Chiara Caselle, Anna Maria Ferrero e Gessica Umili, consultabile alla pagina doi 10.3390/geotechnics5040085.
L’orizzonte della ricerca sono le rocce carbonatiche impiegate in opere di ingegneria e nei manufatti del patrimonio culturale: materiali la cui durabilità è esposta all’azione di agenti ambientali come i cicli di gelo e disgelo e le piogge acide. Il lavoro quantifica questi effetti sul marmo di Carrara e collega la perdita di resistenza globale all’evoluzione della deformazione misurata durante la prova.
Il protocollo di prova: due trattamenti e una lettura a campo intero
La campagna sperimentale si articola su due traiettorie di degrado. La prima sottopone i provini a 10 cicli di gelo e disgelo. La seconda prevede l’immersione in una soluzione di acido solforico a pH 5, preparata per simulare l’aggressione delle piogge acide, con tre durate di esposizione: 3, 7 e 28 giorni.
| Trattamento ambientale | Condizioni |
|---|---|
| Cicli di gelo e disgelo | 10 cicli |
| Immersione in soluzione di acido solforico | pH 5; esposizione di 3, 7 e 28 giorni |
La risposta meccanica viene poi caratterizzata in compressione uniaxiale, imponendo una velocità di carico controllata in spostamento. Accanto al dato globale della prova, la deformazione e l’evoluzione della fratturazione vengono ricostruite a campo intero mediante Digital Image Correlation (DIC), tecnica che consente di seguire la distribuzione delle deformazioni e lo sviluppo delle fratture nel corso del caricamento.
Gelo e disgelo: resistenza e rigidezza in calo
Dopo il trattamento termico la resistenza a compressione uniaxiale (UCS) registra una riduzione sostanziale. Sul fronte della rigidezza l’effetto è altrettanto netto: il modulo di Young tangente diminuisce in misura molto ampia. La compresenza dei due fenomeni indica che il ciclo termico agisce sia sulla capacità portante del litotipo sia sul suo comportamento deformativo, alterando insieme i due parametri che governano la risposta in esercizio.
pH 5: il degrado avanza con i giorni di immersione
L’azione della soluzione acida segue un andamento temporale definito. Sia la UCS sia la rigidezza continuano a diminuire all’aumentare del tempo di trattamento, e la riduzione più severa si concentra alla durata massima di esposizione, pari a 28 giorni. Tre finestre di immersione che permettono di leggere la progressione del danno senza salti di scala temporale, dal trattamento breve alla prova più protratta.
Mappe DIC: la risposta deformativa cambia col trattamento
Le mappe di deformazione ricavate con la DIC mostrano una risposta del materiale che varia in funzione del trattamento subito. Qui risiede il contributo metodologico dell’impostazione: la perdita di resistenza globale, misurata dalla prova di compressione, viene messa in relazione con i cambiamenti del comportamento di localizzazione della deformazione, ovvero con la tendenza delle deformazioni a concentrarsi in zone ristrette del provino. La verifica tradizionale e la misura distribuita descrivono così lo stesso provino su due livelli di osservazione complementari.
Il quadro complessivo conferma la vulnerabilità del marmo di Carrara agli agenti ambientali e fornisce indicazioni meccaniche rilevanti su due fronti: la resilienza delle infrastrutture realizzate con rocce carbonatiche e la conservazione dei manufatti in marmo del patrimonio culturale. Per chi si occupa di durabilità dei materiali lapidei, l’abbinamento tra prova uniassiale e analisi a campo intero resta il messaggio operativo principale dello studio.
Lascia un commento