Progetto MImeSIS. Sviluppo di malte a NHL sensorizzate ed ecosostenibili per il costruito storico Michele Macchiarola, Francesca d'Aniello Workshop "Re-Lime 2022 - Calce. Arte, Restauro, Edilizia di Qualità’. Pietramontecorvino (FG), 5-6 maggio 2022

The recently concluded POR FESR Emilia-Romagna "MImeSIS" regional project aimed to monitor the deterioration of the historical building heritage, mainly composed of buildings made with traditional materials, through the creation of sensor-integrated material smart systems capable of continuously measuring specific predictive parameters of deterioration. One of the main tasks of the CNR-ISTEC, partner of the Project, was to formulate and to manufacture smart NHL mortars for bedding and plaster compatible with the materials of the built heritage, engineered according to the restoration function to be performed and eco-sustainable; mortars with high durability and suitable for hosting sensors dedicated to the detection of pH values and to the measurement of the chloride content. To achieve these goals, we started from the choice of raw materials and their characterization, to then create the formulations that could best respond to the required functions and properties. No synthetic organic additives were used, but only products with very low emission of volatile organic compounds (VOC). In this regard, hemp fibers have been used in the plasters to achieve good thermo-hygrometric conditions in a sustainable way. Several specimens were made with different ratios between the various components chosen. To arrive at the final composition of the bedding mortar and plaster, the best mixtures identified were subjected to physical and mechanical tests according to EN and UNI standards. The mortar / sensor system was then manufactured and validated (reliability of the measurement and durability of the system) on a laboratory scale, using a specimen of the selected plaster (20x15x3.5 cm) in which three sensors were inserted for measuring the pH and as many for the determination of the chloride content. The system first immersed for about two months in a 1 molar solution of sodium chloride and then for three months in a 5 molar solution of sodium chloride, has brilliantly passed the test both as sensors, which proved to be particularly precise and robust, and for as regards the plaster, which has not suffered any damage even as a result of the abundant crystallization of salts inside and on the surface. Finally, a prototype of historical masonry was built, decorated with a floor mosaic and a fresco on the internal wall. The sensors have been successfully applied to bedding mortars and external plaster of this structure, put in place to test them even at a larger scale, very close to the real one.

Il progetto regionale POR FESR Emilia-Romagna “MImeSIS”, recentemente conclusosi, mirava a monitorare il degrado del patrimonio edilizio storico, composto principalmente da edifici in muratura realizzati con materiali tradizionali, attraverso la creazione di sistemi intelligenti di materiali integrati da sensori in grado di misurare in maniera continua specifici parametri predittivi del degrado. Uno dei compiti principali del CNR-ISTEC, partner del Progetto, è stato quello di formulare e realizzare malte smart a NHL per allettamento e intonaco compatibili con i materiali del patrimonio costruito, ingegnerizzate in base alla funzione di restauro da assolvere ed ecosostenibili; malte con un’elevata durabilità e adatte a ospitare la sensoristica dedicata alla misurazione del pH e del contenuto in cloruri. Per raggiungere questi scopi si è partiti dalla scelta delle materie prime e dalla loro caratterizzazione, per poi realizzare le formulazioni che potessero rispondere al meglio alle funzioni e proprietà richieste. Non sono stati usati additivi organici di sintesi, ma solo prodotti a bassissima emissione di composti organici volatili (VOC). A questo proposito sono state utilizzate fibre di canapa negli intonaci per ottenere buone condizioni termo-igrometriche in modo sostenibile. Sono stati realizzati numerosi provini con diversi rapporti tra i vari componenti scelti. Per arrivare alla composizione definitiva della malta di allettamento e dell’intonaco, le migliori miscele individuate sono state sottoposte a prove fisiche e meccaniche secondo le norme EN e UNI. E’ stato quindi realizzato e validato (attendibilità della misura e durabilità del sistema) a scala di laboratorio il sistema malta/sensori, utilizzando un campione dell’intonaco selezionato (20x15x3,5 cm), su cui sono stati inseriti tre sensori per la misurazione del pH e altrettanti per la determinazione del contenuto in cloruri. Il sistema immerso dapprima per circa due mesi in una soluzione 1 molare di cloruro di sodio e successivamente per tre mesi in una soluzione 5 molare sempre di cloruro di sodio, ha superato brillantemente la prova sia per la sensoristica, rivelatesi particolarmente precisa e robusta, sia per quanto riguarda l’intonaco, che non ha subito alcun danno anche in seguito alla abbondante cristallizzazione di sali al suo interno e in superficie. Infine è stato realizzato un prototipo di muratura storica decorata con un mosaico pavimentale e un affresco sulla muratura interna. I sensori sono stati applicati con successo a malte di allettamento e all’intonaco esterno del manufatto, ciò per testare il sistema ad una scala più grande, molto vicina a quella reale. Questo progetto che può essere considerato un esempio di conservazione del costruito storico, che affronta la sfida di garantire sostenibilità ambientale, risparmio energetico, comfort e benessere, dimostra che le malte a calce ulteriormente “potenziate” dalla sensoristica sono prodotti chiave su cui investire per la ricerca nel campo della conservazione e recupero del costruito storico. Malte che per le loro caratteristiche composizionali e prestazionali, oltre che per la loro estrema versatilità, possono trovare sicuro successo anche nella cosiddetta edilizia di qualità, che va ben oltre il concetto e i parametri della bio-edilizia.