Umidità di risalita negli edifici storici: analisi del problema e tecnologie innovative di prevenzione e mitigazione

Azione dannosa dell'umidità di risalita nell'edilizia storica

Quali sono le principali patologie causate dai fenomeni di umidità che si verificano nelle murature e quali sono i loro effetti sulla sicurezza e sulla conservazione dei beni culturali?

Le patologie che affliggono le murature riconducibili all’azione deteriogena dell’umidità rappresentano un aspetto cruciale nella conservazione del patrimonio storico costruito, richiedendo una comprensione approfondita del fenomeno e delle sue manifestazioni, dei meccanismi sottesi al loro innesco e degli impatti a lungo termine sul comportamento strutturale dei componenti strutturali, sulla loro integrità e, non ultimo, sulla salubrità degli ambienti.

Tra queste manifestazioni di degrado, circoscrivendo l’attenzione al tema in discussione nella giornata di studi intitolata “ Umidità e Beni Culturali: Dieci anni di sperimentazione scientifica ”, l'umidità da risalita capillare risulta uno dei principali fattori di degrado, poiché in grado di innescare una progressiva successione di processi di danno che compromettono tanto i materiali costitutivi delle murature storiche quanto il comportamento atteso dal componente aggredito.

Si tratta di un processo influenzato da numerosi di fattori (la porosità del materiale, la presenza di sali solubili, la presenza di barriere impermeabili, le condizioni climatiche al contorno, solo per citarne alcune) che conduce l’acqua attraverso le murature veicolando con sé i sali disciolti che, cristallizzando ad esempio all'interno dei pori quando l'acqua evapora, innescano la formazione di efflorescenze, sub-efflorescenze, disgregazione dei materiali, rigonfiamenti, distacchi, espulsione di materia, fino alla formazione di un primo stadio fessurativo.

Come si vede, molte delle morfologie di degrado identificate dalla norma UNI 11182:2006 sono riconducibili all’azione deteriogena causata da una variazione nociva del contenuto umido nelle murature storiche.

Gli effetti dannosi dispiegati dell'umidità di risalita capillare sulla conservazione del patrimonio storico costruito sono molteplici, come abbiamo detto, e si manifestano secondo un gradiente temporale diversificato.

Nel breve termine, ad esempio, la presenza di umidità favorisce la crescita di microrganismi patogeni tipico delle colonizzazioni biologiche superficiali, causa di macchie, di un progressivo deterioramento superficiale, per non tacere della formazione di sgradevoli esalazioni che costituiscono un primo indizio che, tuttavia, potrebbe anche essere scambiato con un problema di condensazione superficiale.

Se nel medio termine, l'accumulo di sali solubili può causare efflorescenze saline compromettendo l'integrità strutturale dei materiali, invece nel lungo termine, l'umidità può innescare processi di disgregazione dei materiali, come il deterioramento del legame tra le parti costituenti, la perdita di coesione e la formazione di fessurazioni e distacchi.

Dal punto di vista strutturale, l'umidità da risalita capillare compromette la resistenza meccanica delle murature storiche che, a seguito del deterioramento dei legami costitutivi dei materiali, causano la diminuzione della resistenza caratteristica.

Il problema dell'umidità tra miglioramento sismico ed efficientamento energetico

È vero che l'umidità nelle murature è stata considerata un fenomeno di "secondo ordine" rispetto ad altre problematiche come il miglioramento sismico e l'efficienza energetica del patrimonio storico? Qual è stata la conseguenza di questa percezione nel panorama scientifico e tecnico?

La percezione dell'umidità nelle murature come un fenomeno di secondo ordine rispetto ad altre problematiche come il miglioramento antisismico e l'efficientamento energetico è stata, a torto, diffusa tanto in ambito scientifico quanto in quello tecnico.

Tale percezione errata ha avuto conseguenze significative sia sulle politiche di conservazione del patrimonio storico costruito che sull'orientamento della ricerca e dello sviluppo tecnologico nel settore della costruzione. Innanzitutto, l'umidità nelle murature è stata spesso considerata una questione meno urgente rispetto alla sicurezza sismica, poiché le crisi sismiche causano danni immediati e catastrofici, mentre gli effetti dell'umidità si manifestano più gradualmente nel tempo.

Di conseguenza, le risorse e l'attenzione sono state indirizzate prioritariamente verso la valutazione e il miglioramento della resistenza antisismica del patrimonio costruito, a scapito della prevenzione dell'umidità.

Anche l’efficientamento energetico è considerato una priorità rispetto alla gestione dell'umidità nelle murature, poiché la riduzione dei consumi energetici negli edifici è percepita come un’urgenza globale per affrontare le sfide legate al cambiamento climatico. Di conseguenza, molte politiche e incentivi si sono concentrati sull'adozione di soluzioni per migliorare l'isolamento termico degli edifici, trascurando quanto l'impatto dell'isolamento sulla ventilazione possa incidere negativamente nella gestione del contenuto umido soprattutto nelle murature storiche.

Le conseguenze di questa percezione distorta sono state molteplici. In primo luogo, si è assistito a una sottostima del fenomeno dell'umidità nelle murature come fattore determinante per la conservazione a lungo termine del patrimonio storico costruito. Ciò ha portato a una mancanza di investimenti nella ricerca e nello sviluppo di soluzioni innovative per la diagnosi, la prevenzione e la mitigazione dei danni causati dall'umidità nelle murature storiche.

Inoltre, la percezione errata dell'umidità come un problema di secondo ordine ha contribuito a una scarsa consapevolezza tra i professionisti del settore riguardo alla sua rilevanza e ai suoi effetti sulla stabilità strutturale e sulla conservazione dei beni culturali. Di conseguenza, molti interventi di conservazione che avrebbero dovuto predisporre un’adeguata gestione dell'umidità nelle murature nei loro approcci, hanno lasciato le membrature storiche vulnerabili ai danni causati da questo fenomeno.

Pertanto, è apparso fondamentale correggere questa percezione distorta e riconoscere l'importanza cruciale della gestione dell'umidità nelle murature per garantire la conservazione a lungo termine del patrimonio storico costruito.

Ciò ha spinto un gruppo di ricercatori dell’Università della Basilicata, dell’Università di Ferrara, dell’Università di Napoli “Federico II”, dell’Università di Padova, dell’Università del Salento e del Politecnico di Torino a collaborare con maggiore impegno nella sensibilizzazione e formazione più approfondite tra i professionisti del settore, perché una efficace gestione dell'umidità di risalita capillare sia consapevolmente affrontata nei progetti di conservazione con l'adozione di strategie integrate che comprendono procedure diagnostiche specifiche, l’adozione di misure preventive e interventi correttivi mirati.

Beni Culturali: tecnologie innovative per la prevenzione e mitigazione dei danni da umidità

Quali sono le innovazioni di sistema, processo e prodotto individuate dalla ricerca nell'ultimo decennio per affrontare le patologie legate all'umidità nelle murature?

Negli ultimi 15 anni, la ricerca nel settore della conservazione del patrimonio costruito ha portato a diverse innovazioni per affrontare le patologie legate all'umidità nelle murature. Tra queste innovazioni, emerge la Tecnologia a Neutralizzazione di Carica come una delle soluzioni più efficaci e interessanti.

Questa tecnologia rappresenta un significativo passo avanti soprattutto per quanto riguarda il suo impatto nella conservazione del patrimonio culturale costruito. Basata su di un piccolo campo elettrico che neutralizza il doppio strato di Helmholtz caratteristico dell’acqua presente nelle murature e che è responsabile dell'attrazione ascensionale dell'umidità e dei sali solubili in essa disciolti attraverso i pori dei materiali, la tecnologia a neutralizzazione di carica contribuisce così a interrompere efficacemente il fenomeno della risalita capillare.

Le potenzialità della tecnologia CNT nel neutralizzare l'umidità di risalita capillare sono state oggetto di studi e ricerche scientifiche che da oltre 10 anni ne hanno testato e confermato efficacia e affidabilità nel trattamento delle murature affette dall'umidità, oltre alla compatibilità con una vasta gamma di materiali da costruzione e, non ultimo, la durabilità dei risultati di asciugatura delle murature nel tempo.

Come si differenziano le nuove metodologie di intervento rispetto ai metodi tradizionali? Quali sono i principali vantaggi offerti?

La Tecnologia a Neutralizzazione di Carica si differenzia in modo sostanziale dai metodi che tradizionalmente venivano utilizzati per affrontare le patologie legate all'umidità nelle murature, offrendo una serie di vantaggi distinti che ne fanno una soluzione innovativa e efficace. Infatti, mentre molti metodi tradizionali si concentrano sulla gestione dell'umidità attraverso l'applicazione invasiva di barriere impermeabili, si pensi al taglio meccanico o alla barriera chimica, o la semplice ventilazione delle murature, si pensi alle molteplici sperimentazioni che a partire dai sifoni Knapen sono stati introdotti nelle murature storiche, oppure la predisposizione dei primi dispositivi elettrofisici risultati poco efficaci nel tempo, invece la Tecnologia a Neutralizzazione di Carica affronta il problema alla radice.

Agendo direttamente sulla carica elettrica responsabile dell’attrazione ascensionale del dipolo acqua, la tecnologia interrompe il processo di risalita capillare ab origine. Avendo un carattere per nulla invasivo e risultando compatibile con una vasta gamma di materiali da costruzione, l’adozione della tecnologia a neutralizzazione di carica è particolarmente adatta nei processi di conservazione del patrimonio storico costruito, dove il minimo intervento e la compatibilità sono criteri guida nell’approccio alle preesistenze.

Inoltre, come dimostrano oltre 10 anni di verifiche condotte dal gruppo di ricerca CNT-APPs, gli effetti positivi dispiegati nel tempo dalla Tecnologia a Neutralizzazione di Carica offrono una soluzione duratura e continua contro l'umidità di risalita capillare, evitando il ricorso a interventi di riparazione e ripristino ripetuti, con evidenti benefici in termini di investimento economico nella manutenzione del patrimonio costruito.

Risultati, certificazione e validazione della Tecnologia CNT per il risanamento

Potrebbe spiegare il ruolo e l'importanza del rigoroso processo di validazione e certificazione delle nuove tecnologie di risanamento delle murature umide?

Il processo di validazione e certificazione dei risultati di deumidificazione conseguiti dall’applicazione della Tecnologia a Neutralizzazione di Carica si è basato su di un approccio finalizzato a confermare l'efficacia della tecnologia nel neutralizzare l'umidità di risalita capillare e nel ripristinare l'integrità delle murature danneggiate.

Attraverso una costante azione sul campo di monitoraggio della variazione del contenuto umido nelle murature mediante prove ponderali secondo la norma UNI 11085:2003, quando queste sono possibili, integrate con la valutazione della modifica dello spettro elettromagnetico delle murature indagate mediante termografia, è stato possibile valutare le prestazioni della tecnologia in diverse condizioni di applicazione, su una vasta gamma di materiali da costruzione disposti in opera secondo differenti tecniche costruttive, confermando la capacità di interrompere la movimentazione del contenuto umido nelle murature.

Il processo di validazione ha coinvolto, e continua a impegnare, i partner di ricerca del CNT-APPs in studi approfonditi che, secondo i differenti profili scientifico-disciplinari, hanno fornito una base solida per dimostrare l'efficacia, l'affidabilità e la durabilità dei risultati della Tecnologia CNT nel risanamento delle murature umide.

Quali sono stati i principali risultati emersi dall'attività decennale di verifica prestazionale condotta dal gruppo di ricerca interuniversitario CNT-APPs in collaborazione con partner scientifici e industriali?

L'attività di verifica delle prestazioni nell’applicazione della Tecnologia a Neutralizzazione di Carica, condotta dal gruppo di ricerca interuniversitario CNT-APPs, ha conseguito una serie di risposte che hanno contribuito in modo oggettivo alla validazione della tecnologia per il risanamento delle murature umide.

Per ogni installazione monitorata, l’approccio metodologico, perseguito in corpore vili, ha inteso affiancare i soggetti coinvolti nel cantiere prelevando saggi campione, analizzati nei laboratori dei rispettivi centri di ricerca coinvolti, misurando e comparando i dati secondo una finestra cronologica che, dopo un primo periodo destinato a confermare il raggiungimento del risultato atteso, attesti il mantenimento degli esiti nel tempo.

In primo luogo, uno dei risultati chiave è stata la conferma dell'efficacia della tecnologia CNT nel neutralizzare il moto ascensionale dell’acqua nelle murature così da ripristinare il normale tenore di contenuto umido favorito da un regolare interscambio con l’esterno che pone le condizioni favorevoli per ristabilire l'integrità delle finiture e dei sottostanti supporti murari. Per rendere questi risultati di dominio comune, un campione significativo degli studi condotti durante l'attività di verifica prestazionale sono stati già pubblicati, mentre altri saranno oggetto di una pubblicazione monografica sull’argomento.

In secondo luogo, il processo di monitoraggio non si è fermato al raggiungimento del risultato, ma è stato protratto ininterrottamente in molti casi (ne sono un esempio, tra i tanti, Palazzo Te a Mantova, il Museo di Capodimonte a Napoli e la Basilica di Sant’Agnese in Agone a Roma) cosicché in oltre dieci anni di indagini è stato possibile registrare come l’adozione della tecnologia abbia mantenuto i risultati delle prestazioni nel tempo e in diverse condizioni ambientali e di utilizzo. L’esito di questa attività conferma che la tecnologia mantiene il risultato nel tempo offrendo una soluzione efficace e duratura alla neutralizzazione dell’umidità da risalita capillare, evidenziando tutte le sue potenzialità nel contribuire alla conservazione del patrimonio architettonico e alla riduzione dell'impatto ambientale degli interventi di risanamento.

Risanamento murature umide: presto delle Linee Guide per il progetto, la certificazione e il collaudo degli interventi

In che modo i risultati della ricerca applicata del vostro gruppo possono contribuire alla creazione di Linee Guida per la progettazione, la certificazione e il collaudo degli interventi di risanamento delle murature umide?

L’obiettivo dell’attività di ricerca portata avanti dal partenariato interuniversitario CNT-APPs è contribuire in modo significativo allo sviluppo di linee guida per la progettazione, la certificazione e il collaudo degli interventi di risanamento delle murature umide. Il contributo è sostanziale per fornire un quadro metodologico consolidato che guidi professionisti e enti preposti alla tutela nella programmazione e gestione consapevole degli interventi rivolti alla conservazione del patrimonio storico costruito. In particolare, l'approccio semiotico del processo messo in atto è basilare per garantire un esame obiettivo dei fenomeni e una diagnosi accurata delle manifestazioni patologiche che costituiscono il presupposto indispensabile per la predisposizione di interventi di risanamento efficaci.

Il ruolo della ricerca scientifica nel definire prassi di riferimento in assenza di un quadro normativo

Qual è il ruolo della ricerca scientifica nel creare condizioni di maggiore controllo e prassi di riferimento corrette nel settore, considerando l'assenza o quasi di un quadro normativo specifico?

La ricerca scientifica svolge un ruolo fondamentale nella definizione e sviluppo di procedure di riferimento appropriate alla conservazione del patrimonio storico costruito, specialmente in quei contesti in cui è quasi del tutto assente un quadro normativo di riferimento. Questo ruolo è cruciale per garantire l'efficacia, la sicurezza e la sostenibilità degli interventi di conservazione e, soprattutto, per promuovere lo sviluppo di metodologie e tecnologie innovative nel campo della conservazione del patrimonio culturale costruito.

Infatti, soltanto attraverso un’indagine approfondita è stato possibile vagliare e documentare quelle che erano ritenute le migliori pratiche nel settore della conservazione del patrimonio costruito (si pensi all’avvento dei prodotti di sintesi nel cantiere di restauro) e, attraverso l’integrazione tra la ricerca in laboratorio e l’analisi critica di casi studio, valutare quali risultati fossero più compatibili con i fini della salvaguardia del patrimonio.

Questo approccio ha contribuito alla formazione di un corpus di conoscenze condivise e alla definizione di linee guida e raccomandazioni per gli interventi di conservazione che oggi, ad esempio, ci portano a escludere qualsiasi utilizzo del cemento negli interventi oppure, venendo al tema dell’umidità da risalita capillare, a escludere interventi invasivi come il taglio meccanico.

L’approccio che il gruppo di ricerca del CNT-APPs sta perseguendo mira a favorire lo sviluppo e il perfezionamento di metodologie innovative per la diagnosi, la valutazione e la neutralizzazione dei danni causati dall’umidità da risalita capillare. Attraverso l'impiego di tecnologie avanzate, come ad esempio l'imaging multispettrale, la termografia, la modellazione 3D e l'analisi della microstruttura dei materiali indagati, è stato possibile ottenere una comprensione più approfondita dei processi di degrado e predisporre una modalità di intervento più efficace attraverso l’applicazione della tecnologia a neutralizzazione di carica.

Attraverso studi sperimentali, test di laboratorio e prove in situ, ne è stata valutata l’efficacia, la sicurezza e l’assenza di alcun impatto sull'ambiente, fornendo una base solida per la sua adozione e diffusione negli interventi di conservazione del patrimonio culturale costruito e di manutenzione del patrimonio storico.

Parallelamente, i risultati della ricerca ha avuto significative ricadute contribuendo all’aggiornamento dell’offerta formativa all’interno dei corsi universitari e, non secondario, alla sensibilizzazione di professionisti, tecnici pubblici e stakeholder nel settore della conservazione dei beni culturali, fornendo loro le conoscenze e le competenze necessarie per affrontare in modo consapevole le sfide e le complessità legate alla neutralizzazione dell’umidità da risalita capillare nella progettazione degli interventi di conservazione del patrimonio culturale costruito.

Questo contribuisce a garantire la diffusione e l'adozione della prassi di riferimento nell’operatività del progetto di conservazione, promuovendo una cultura della conservazione consapevole e responsabile.

In fine, ma non ultimo, la ricerca ha favorito la collaborazione interdisciplinare tra diverse discipline afferenti alle scienze dell'architettura e dell'ingegneria che con la chimica, la fisica e la biologia hanno affrontato in modo integrato e trasversale le sfide poste dall’umidità alla conservazione patrimonio storico costruito.