Rilassometria in-situ e tomografia NMR: studio integrato della cinetica di assorbimento dell'acqua in materiali lapidei trattati

L\u2019efficacia dei trattamenti idrofobizzanti \ue8 generalmente valutata senza prendere in considerazione la profondit\ue0 di penetrazione, l\u2019uniformit\ue0 di distribuzione del prodotto idrorepellente all\u2019interno dello spazio poroso e le variazioni delle propriet\ue0 capillari del materiale. La Rilassometria e la Tomografia a Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) del nucleo 1H, che in anni recenti sono state impiegate per studiare materiali porosi di interesse per i Beni Culturali [1], possono fornire informazioni su questi effetti. La Tomografia rivela la presenza e la distribuzione del prodotto nel mezzo opaco per via indiretta, in quanto permette di visualizzare l\u2019acqua [2]. Sotto opportune condizioni sperimentali \ue8 anche possible ottenere immagini quantitative[3]. La Rilassometria rivela i cambiamenti nelle propriet\ue0 capillari mediante il confronto delle funzioni di distribuzione dei tempi di rilassamento dei nuclei 1H dell\u2019acqua prima e dopo il trattamento [4]. Recentemente, la possibilit\ue0 di usare la rilassometria in-situ su oggetti e materiali intatti \ue8 diventata una realt\ue0 [5,6] grazie allo sviluppo di apparati portatili dotati di sonde di superficie. L\u2019intrinseca non omogeneit\ue0 di campo magnetico della sonda, che per certi aspetti pu\uf2 costituire uno svantaggio [7], diventa un vantaggio in quanto permette di individuare la profondit\ue0 del volume sensibile che d\ue0 luogo al segnale NMR, fornendo cos\uec anche la localizzazione spaziale. Obiettivo di questo lavoro era valutare le potenzialit\ue0 della Rilassometria portatile nello studio della efficacia dei trattamenti idrofobizzanti. A tal fine sono stati studiati mediante Rilassometria portatile e Tomografia gli effetti di diversi trattamenti realizzati in condizioni controllate su Pietra di Lecce. Allo scopo sono stati impiegati l\u2019apparato mq-ProFiler (Bruker Biospin, Italy) ed il Tomografo ARTOSCANTM (Esaote S.p.A., Genova). I campioni sono stati analizzati prima e dopo il trattamento, sia durante l\u2019assorbimento capillare, sia in condizioni di completa saturazione. La visualizzazione e quantificazione mediante Tomografia della distribuzione dell\u2019acqua all\u2019interno del materiale poroso a diversi tempi di assorbimento \ue8 risultata in ottimo accordo con l\u2019interpretazione dei cambiamenti osservati nelle distribuzioni dei tempi di rilassamento ottenute con la sonda di superficie. La rilassometria portatile pu\uf2 essere dunque considerata un potente strumento per la valutazione in-situ dei trattamenti idrorepellenti. Per di pi\uf9 l\u2019uso combinato delle due tecniche determina un miglioramento sinergico nella comprensione della cinetica di assorbimento dell\u2019acqua nelle diverse condizioni studiate. [1] G.C. Borgia, V. Bortolotti, M. Camaiti, F. Cerri, P. Fantazzini, F. Piacenti, Caratterizzazione strutturale di materiali porosi: un nuovo approccio mediante tecniche NMR, ATTI del Secondo Congresso Nazionale di Archeometria, 29 gennaio-1 febbraio 2002, Bologna, a cura di C. D\u2019Amico, Patron Editore, Bologna, 2002, pp. 135-150. [2] G.C. Borgia, M. Camaiti, F. Cerri, P. Fantazzini, F. Piacenti, Hydrophobic treatments for stone conservation: influence of the application method on penetration, distribution, and efficiency, Studies in Conservation , 48: 217-226 (2003). [3] P. Fantazzini, M. Camaiti, V. Bortolotti, M. Gombia, P. Schembri, Rilasso-tomografia a risonanza magnetica per l\u2019analisi non distruttiva di materiali lapidei, ATTI del Terzo Congresso Nazionale di Archeometria, 11-12- febbraio 2004, Bressanone, a cura di C. D\u2019Amico, Patron Editore, Bologna, 2005, pp.157-166. [4] L. Appolonia, G.C. Borgia, V. Bortolotti, R.J.S.Brown, P. Fantazzini, G. Rezzaro, Effects of hydrophobic treatments of stone on pore water studied by continuous distribution analysis of NMR relaxation times, Magn Reson Imaging, 19: 509-512 (2001). [5] C. Casieri, S. Bubici, I. Viola, F. De Luca, A low resolution non-invasive NMR characterization of ancient paper, Solid State NMR, 26: 77-85 (2004). [6] C. Casieri, L. Senn..