Un importante processo di alterazione chimica dei materiali lapidei, soprattutto calcarei, è dato dalla loro interazione con l’acqua di pioggia (H2O) e l’anidride carbonica (CO2) presente in atmosfera.
In questo articolo vedremo come la reazione chimica fra questi due composti porti alla produzione di acido carbonico (H2CO3), debolmente corrosivo.
La formazione di acido carbonico è un processo ben noto, anche se in realtà i danni arrecati da questo composto sono trascurati nell’ambito della patologia edilizia. Oggi la ricerca di laboratorio è in parte dedicata all’esecuzione di esperimenti (aging), col fine di comprendere la dinamica dei processi di interazione acqua-pietra.
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La corrosione dovuta all’acido carbonico nelle rocce calcaree
La reazione che porta alla formazione di acido carbonico è la seguente:
CO2 + H2O ↔ H2CO3
La capacità dell’acqua di disciogliere anidride carbonica dipende dalla concentrazione di questo gas nell’aria, dalla temperatura e dalla quantità di Total Dissolved Solids (TDS) in soluzione. Questo spiega il motivo per cui, in condizioni naturali non inquinate, il pH dell’acqua di pioggia è compreso fra 5.6 e 6.3. Esistono tuttavia condizioni in cui l’acqua di pioggia può presentarsi nettamente più acida, pressoché neutra o addirittura alcalina con 8<pH<11.
La corrosione dovuta all’acido carbonico nelle rocce calcaree è un processo difficilmente osservabile macroscopicamente e nel breve termine. Eppure, la corrosione può essere facilmente apprezzata su superfici lapidee lucidate. In queste, la corrosione provoca un aumento della scabrezza della superficie ed una conseguente opacizzazione con perdita della lucidatura (in inglese definito “mirror-like effect”). Tale processo di corrosione è stato riprodotto in laboratorio mediante interazione calcare lucidato (100% calcite) – acqua di pioggia. Quest’ultima possedeva un valore di TDS pari a 3 mg/l.
In seguito all’esperimento, avvenuto mediante spray di acqua sulla superficie del campione, si è notato l’aumento della rugosità della pietra come mostrato in Fig. 1.
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L’effetto della pioggia sui materiali lapidei
L’acqua di pioggia è particolarmente corrosiva, poiché ha notevoli capacità di disciogliere i gas presenti in atmosfera (in questo caso CO2). Ciò è principalmente dovuto al suo basso Total Dissolved Solids. Acque con elevato TDS presentano, a parità di temperatura e concentrazione atmosferica di CO2, una minore capacità di disciogliere questo gas ed una conseguente bassa capacità di produrre acido carbonico.
L’acqua di pioggia ha, inoltre, una elevata affinità geochimica nei confronti degli ioni facenti parte dei minerali, in ordine Ca2+,Mg2+, Na+, K+, Cl–, etc. L’affinità geochimica nei confronti di queste specie ioniche spiega il meccanismo secondo il quale le rocce carbonatiche si alterano facilmente rispetto ai lapidei silicatici come i graniti, le arenarie e le vulcaniti.
Per ulteriori approfondimenti si rimanda alla lettura dell’articolo pubblicato dagli autori su rivista scientifica internazionale Journal of Building Engineering.
Articolo di Carla Lisci e Fabio Sitzia, autori del volume Degrado, danni e difetti delle pietre naturali e dei laterizi, edito da Maggioli Editore.
Carla Lisci – Dottoranda di Ricerca presso il laboratorio Hércules dell’Università di Évora, i suoi studi attuali si concentrano sull’applicazione di formulazioni chimiche utili alla protezione e alla conservazione dei materiali lapidei naturali. Partecipa alle attività finalizzate alla caratterizzazione fisica, meccanica e mineralogica dei lapidei naturali secondo normativa UNI-EN-ISO.
Fabio Sitzia – Ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Scienze e Tecnologie della Terra e dell’Ambiente presso l’Università di Cagliari. Attualmente ricercatore e membro integrato del Laboratorio Hércules (Università di Évora, Portogallo). La sua attività di ricerca verte sulle georisorse minerarie e applicazioni mineralogico-petrografiche per l’ambiente e i beni culturali.
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Carla Lisci, Fabio Sitzia | 2021 Maggioli Editore
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Foto di copertina: Ponte di Avignone sul Rodano ©Degrado, danni e difetti delle pietre naturali e dei laterizi_Maggioli Editore
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