Determinazione del rapporto aggregato/legante di malte: affidabilità dello studio petrografico in sezione sottile

Il metodo che permette di ottenere la maggior quantità di informazioni da un campione di malta è lo studio in sezione sottile al microscopio ottico (OM, Optical Microscope) in luce trasmessa. Lo studio petrografico delle malte, così come quello delle rocce, viene effettuato utilizzando un microscopio ottico in luce trasmessa nelle configurazioni a "nicol paralleli" (cioè con luce polarizzata da un singolo polarizzatore posto alla base del condensatore) e a "nicol incrociati" (cioè con l'inserimento di un secondo polarizzatore al primo perpendicolare), con ingrandimenti dell'obiettivo generalmente compresi tra 2,5x e 40x. La preparazione della sezione sottile è un procedimento che richiede una particolare abilità da parte dell'operatore; essa consiste nell'inglobamento del campione in resina epossidica, un successivo incollaggio su un vetrino ed infine la spianatura e la lisciatura, mediante carte abrasive (per mezzo di una lappatrice) e paste abrasive (carburo di silicio) a diversa grana, che portano il campione ad uno spessore di 30 µm.
L'osservazione al OM consente l'individuazione delle principali caratteristiche tessiturali e composizionali dei materiali lapidei artificiali e naturali.
Lo studio delle malte al OM comprende vari aspetti:

• La determinazione della composizione mineralogico-petrografica dell'aggregato, dalla quale si ottengono informazioni sulla provenienza dei materiali utilizzati;

• La granulometria e la forma dell'aggregato, che danno informazioni sulla tecnologia di produzione del manufatto (ad esempio se l'inerte era stato setacciato e/o macinato prima di essere aggiunto all'impasto);

• La distribuzione all'interno del legante e l'orientazione dei grani dell'aggregato, che ci informano indirettamente sulle tecniche di produzione, in particolare sull' accuratezza e sulla pressione esercitata durante la miscelazione dell'impasto;

• La composizione e altre caratteristiche del legante: la presenza di grumi di calce, frammenti della pietra da calce che non sono stati sufficientemente cotti, indica un difetto tecnologico ma permette di identificare il tipo di pietra utilizzata per la produzione della calce utilizzata nell'impasto. È possibile anche osservare la eventuale presenza di particolari grumi di calce chiamati "bottaccioli", cioè porzioni di calce che si è idratata e carbonatata in opera, indicando scarsa accuratezza nella fase di spegnimento della calce (calcinazione di frammenti di pietra troppo grossi oppure utilizzo di frammenti stracotti per i quali il processo di idratazione risulta considerevolmente rallentato carbonatazione, grazie alla caratteristica struttura fibrosa e microcristallina ). Questi determinano una minore resistenza meccanica della malta e l'instaurarsi di tensioni dovute all'aumento di volume delle specie mineralogiche durante l'idratazione. Possono essere anche riconosciute fasi cristalline caratteristiche di specifici leganti, come ad esempio l'idromagnesite nel caso di calci magnesiache;

• La quantità e la tipologia della porosità (primaria e secondaria) permette di ipotizzare il quantitativo di acqua aggiunto all'impasto ed il metodo di preparazione della malta;

• Il rapporto aggregato/legante (rapporto A/L) consiste nella determinazione delle proporzioni tra i due principali componenti dell'impasto, ed è indicativo delle variazioni di volume (ritiro del legante), della formazione di porosità e della microstruttura; parametri che hanno una forte influenza sulle caratteristiche fisico-meccaniche della malta (in particolare, la capacità di trattenere l'acqua, la permeabilità, la resistenza meccanica e la durabilità) (Casadio et al., 2005);

• Stato di conservazione dell'impasto e riconoscimento di eventuali fasi secondarie, sia all'interno della porosità, che per reazioni tra aggregato e legante.