L’esposizione prolungata a cicli di gelo e disgelo e alle precipitazioni acide rappresenta una minaccia concreta per la durabilità dei materiali lapidei, in particolare per i marmi carbonatici impiegati in opere di ingegneria civile e nei beni culturali. Una recente indagine sperimentale, condotta su campioni di marmo di Carrara, ha quantificato l’entità del degrado meccanico indotto da sollecitazioni ambientali combinate, offrendo dati utili per la valutazione della resilienza di strutture esistenti e per la pianificazione di interventi conservativi.
Degrado indotto da gelo disgelo e attacco acido: il quadro sperimentale
Lo studio ha sottoposto provini di marmo di Carrara a dieci cicli di gelo e disgelo e a immersione in una soluzione simulante pioggia acida (acido solforico a pH 5) per tre, sette e ventotto giorni. La resistenza meccanica è stata misurata mediante prove di compressione uniassiale a velocità di deformazione controllata, mentre l’evoluzione delle deformazioni e delle fratture è stata monitorata con la tecnica della correlazione digitale di immagini (Digital Image Correlation, DIC).
I risultati evidenziano una riduzione sostanziale della resistenza a compressione uniassiale (UCS) dopo i cicli di gelo disgelo, accompagnata da un marcato calo del modulo di Young tangente. L’esposizione all’acido ha prodotto un degrado progressivo: sia la UCS sia la rigidezza sono diminuite all’aumentare del tempo di trattamento, con la massima riduzione registrata al termine del periodo più lungo.
Mappe di deformazione e localizzazione del danno
L’analisi DIC ha permesso di visualizzare il cambiamento nel comportamento deformativo in funzione del trattamento subito. Le mappe di deformazione hanno mostrato una diversa localizzazione delle sollecitazioni rispetto ai campioni di controllo, indicando che il danno indotto dagli agenti ambientali modifica la distribuzione degli sforzi all’interno del materiale.
Questa correlazione tra perdita di resistenza globale e alterazione dei meccanismi di deformazione locale fornisce elementi critici per la modellazione numerica di elementi strutturali in marmo esposti a condizioni ambientali aggressive, sia in ambito infrastrutturale sia per il restauro di monumenti.
Implicazioni per la valutazione della durabilità
I dati emersi dallo studio confermano la vulnerabilità dei marmi carbonatici alle sollecitazioni ambientali combinate, sottolineando l’importanza di considerare non solo il decadimento della resistenza meccanica ma anche l’evoluzione del comportamento deformativo nel tempo. Per il tecnico incaricato della verifica di sicurezza di un paramento lapideo o di una struttura monumentale, queste evidenze suggeriscono di integrare i test di compressione con analisi di campo delle deformazioni, al fine di cogliere anticipatamente i segni di fessurazione indotta da cicli termici e chimici.
La ricerca fornisce quindi un contributo diretto alla definizione di criteri di manutenzione preventiva e alla calibrazione di modelli predittivi per la vita residua di materiali lapidei soggetti a degrado ambientale, aspetto sempre più rilevante nei capitolati di appalto per interventi di restauro e di adeguamento di opere esistenti.
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