Il laboratorio di microanalisi effettua studi di composizione chimica e mineralogica su tutti i tipi di materiali da costruzione, terreni, rocce e manufatti, utilizzando strumenti di ultima generazione. Oltre alle metodologie tradizionalmente adottate in chimica analitica, i laboratori della Geolab dispongono di strumentazioni quali la spettrometria di assorbimento atomico e la spettrometria di fluorescenza a raggi X; la diffrattometria a raggi X, la microscopia ottica su sezione sottile e la microscopia elettronica a scansione, per la completa caratterizzazione dei materiali sotto il profilo composizionale e microstrutturale. La microanalisi rappresenta l’elemento di punta per la diagnosi di degrado nei materiali, nelle strutture e nei beni monumentali.
Il sistema Panalytical X’Pert Pro per la diffrazione di raggi X (XRD) fornisce l’analisi quantitativa delle diverse fasi cristalline costituenti un campione. Si applica a tutti i tipi di campioni solidi, ed è ideale per lo studio di prodotti di corrosione, lo studio dell’idratazione dei cementi, e la quantificazione di fasi amorfe reattive negli aggregati. Il database PDF-4 contiene 200.000 composti cristallini e permette di identificare tutti i componenti del campione.
Lo strumento per la microscopia elettronica a scansione (SEM) Fei Quanta 200 fornisce immagini a elevatissimi ingrandimenti di campioni solidi, per studiare la forma, dimensione e tessitura delle particelle che lo compongono. La simultanea microanalisi elementare EDAX fornisce la composizione chimica locale. La possibilità di lavorare in basso vuoto (ESEM) consente di non influenzare lo stato fisico e di idratazione del campione durante l’analisi.
Lo spettrometro Philips PW2400 per la fluorescenza a raggi X (XRF) fornisce analisi estremamente accurate sulla composizione chimica, ideale per la quantificazione di cloruri, solfati, metalli pesanti, sodio, potassio, ecc. in tutte le matrici solide. Le stesse analisi su campioni di acque vengono effettuate con lo spettrometro per assorbimento atomico (AAS) a fiamma PerkinElmer AAnalyst 200.
Per la preparazione dei campioni, l’esame preliminare, e per l’indagine dei bitumi modificati, due microscopi ottici Leica completano la strumentazione del laboratorio: coprono ingrandimenti da 5x a 1000x e funzionano a luce riflessa, a luce trasmessa e in fluorescenza.

Il laboratorio di chimica e microanalisi offre servizi per i seguenti settori:

Materie prime, semilavorati e prodotti finiti impiegati nell’edilizia moderna

La caratterizzazione chimica, mineralogica e microstrutturale di materie prime, semilavorati e prodotti finiti di interesse nell’edilizia moderna e nell’ingegneria civile è fondamentale sia per il controllo di qualità nei processi di produzione, sia per la valutazione delle prestazioni e della durabilità in opera. I materiali analizzabili comprendono ad es.: terre, acque per calcestruzzo, aggregati naturali ed artificiali, malte premiscelate, impasti ceramici allo stato di verde, laterizi. Si effettuano anche analisi al microscopio elettronico a scansione per la ricerca di fibre di amianto.

Diagnosi del degrado delle opere in calcestruzzo

La conoscenza delle cause di degrado di un’opera in calcestruzzo e di fondamentale importanza per la scelta delle tecniche di intervento più adeguate. A tale scopo l’indagine deve essere condotta con le metodologie proprie dell’analisi mineralogico – petrografica, quali la spettrometria di fluorescenza ai raggi X, la diffrattometria ai raggi X, la microscopia ottica in luce trasmessa e riflessa, la microscpia ottica in luce fluorescente, la microscopia elettronica a scansione, risultano essere le più efficaci. Attraverso le indagini mineralogico – petrografiche è possibile infatti ricavare informazioni relativimante ai caratteri composizionali e microstrutturali che governano il comportamento del materiale in opera sotto il profilo della durabilità e nell’identificazione dei prodotti del processo degradativo dei materiali anche se presente nella fase embrionale. In particolare:

• Indicazione sulle caratteristiche composizionali della pasta di cemento indurita
• Caratteristiche litologiche, granulometriche, morfologiche e microstrutturali dell’aggregato, stima dell’addensamento dell’aggregato fine e grossolano
• Identificazione di materiali pozzolanici e di fibre, loro distribuzione e interazione con la pasta di cemento
• Determinazione della quantità, distribuzione, e dimensioni dei pori da intrappolamento di bolle d’aria
• Identificazione e descrizione di strutture da bleeding
• Determinazione della porosità capillare
• Distribuzione, sviluppo e orientamento di macro e microfessurazioni
• Profondità e distribuzione della carbonatazione
• Identificazione e valutazione degli esiti di alterazione causate da reazione alcali – aggregati, attacco solfatico, ingresso di cloruri
• Grado di corrosione delle armature metalliche

Valutazione dello stato di conservazione di materiali lapidei costituenti manufatti di interesse storico e artistico

Nell’ambito della valutazione dello stato di conservazione di manufatti lapidei di interesse storico e artistico è di fondamentale importanza procedere alla caratterizzazione dei materiali costitutivi, alla localizzazione ed allo studio delle diverse forme di alterazione presenti. Infatti, solo in questo modo è possibile comprendere le cause che hanno prodotto il deterioramento, e scegliere il migliore intervento conservativo e la sua corretta progettazione.
Il laboratorio di chimica e microanalisi dispone di strumentazioni e di personale altamente qualificato per la caratterizzazione di materiali lapidei naturali ed artificiali e lo studio delle loro alterazioni quali: malte, terrecotte, tessere lapidee, paste vitree, cotti smaltati, strati pittorici, ecc.

Studi archeometrici su materiali lapidei di interesse archeologico

Lo studio archeometrico di materiali litici naturali ed artificiali quali malte e ceramiche di interesse archeologico si avvale delle tradizionali metodologie di caratterizzazione geochimica e mineralogica – petrografica, con la finalità di definirne la provenienza, distinguendo le produzioni locali, dalle importazioni e, per quanto concerne i materiali artificiali, di ricavare informazioni sulla provenienza delle materie prime e sui metodi di lavorazione. Le analisi effettuabili presso i laboratori della GEOLAB riguardano la caratterizzazione composizionale mediante analisi chimica degli elementi maggiori, minori ed in tracce, effettuata mediante spettrometro di fluorescenza ai raggi X, la caratterizzazione mineralogica-petrografica e tessiturale mediante analisi per diffrattometria ai raggi X, osservazioni di sezioni sottili al microscopio ottico polarizzatore e indagini al SEM.

Modificazioni composizionali e microstrutturali su materiali lapidei sottoposti a trattamenti di restauro, pulitura, protezione e consolidamento

L’efficacia di un metodo di restauro può essere valutata solo mediante prove preliminari effettuate direttamente nel manufatto, mentre la scelta dei materiali e del metodo da impiegare va effettuata sulla base di opportune verifiche in laboratorio per valutarne l’efficacia e/o eventuali controindicazioni. I controlli possono essere effettuati non solo in vista della conservazione di un determinato manufatto, ma anche allo scopo di qualificare eventuali nuovi prodotti e nuove metodologie. In particolare, nei nostri laboratori possono essere effettuate le seguenti analisi:

• contenuto di sali solubili e dosaggio delle singole specie chimiche
• assorbimento di acqua per capillarità
• permeabilità al vapor d’acqua
• valutazione della profondità e distribuzione del prodotto consolidante, mediante microscopia ottica ed elettronica
• prove di invecchiamento artificiale (cicli secco-umido, cicli di cristallizzazione dei sali)