Consolidamento e protezione superficiale del granito mediante oligomeri polisilossanici modificati per il restauro del patrimonio culturale

Perché salvare i monumenti lapidei è importante

In tutto il mondo templi, sculture rupestri e statue in pietra raccontano le storie di civiltà passate. Nella provincia cinese del Fujian molti di questi tesori sono scolpiti nel granito, una roccia generalmente considerata dura e durevole. Tuttavia piogge acide, umidità e inquinamento erodono lentamente le superfici, causando sfogliamento, perdita di colore e di dettagli. Questo studio esplora nuovi trattamenti protettivi pensati per rinforzare il granito impoverito dall’interno mentre proteggono delicatamente la superficie, con l’obiettivo di mantenere questi monumenti culturali in piedi e leggibili per le generazioni future.

Come i reperti in granito sono attaccati

Il granito nel Fujian affronta una combinazione severa di elevata umidità, abbondanti precipitazioni e frequente deposizione acida. Col tempo pioggia e inquinanti trasportati dall’aria penetrano nei pori e nelle microfessure della pietra. Reazioni chimiche dissolvono minerali, mentre stress fisici dovuti a bagnatura, essiccazione e cicli gelo-disgelo separano i grani. Il risultato è una superficie che diventa polverulenta, motivi che si sfocano e porzioni che si scheggiano. I conservatori necessitano di trattamenti in grado di raggiungere in profondità questa rete danneggiata, ricollegare i grani allentati, respingere l’acqua e allo stesso tempo lasciare la pietra “respirare” perché l’umidità non resti intrappolata all’interno.

Una nuova miscela di liquidi rinforzanti per la pietra

I ricercatori hanno testato una famiglia di materiali chiamati oligomeri polisilossanici modificati, miscelati con un solvente delicato noto come D40. Le polisilossane sono molecole a base di silicio che possono penetrare nei pori della pietra, formando poi una rete sottile, quasi invisibile, che lega i grani minerali e respinge l’acqua. Sono state preparate quattro miscele con diverse concentrazioni di polisilossano, etichettate A (30%), B (25%), C (20%) e D (15%). Queste sono state confrontate con un prodotto commerciale largamente utilizzato, S-130. Blocchi di granito provenienti da una cava del Fujian sono stati prima artificialmente invecchiati con acidi per imitare reperti reali, quindi rivestiti con le soluzioni di prova ed esaminati con una vasta gamma di misurazioni, dalla durezza e velocità del suono ultrasonico al colore, lucentezza, assorbimento d’acqua e immagini microscopiche.

Cosa hanno rivelato i test su resistenza e protezione

Ogni miscela ha mostrato punti di forza distinti. La soluzione A, con il contenuto più alto di polisilossano, ha penetrato profondamente e ha costruito un solido impalcatura interna. I test di durezza e la velocità del suono attraverso la pietra hanno dimostrato che A ha notevolmente migliorato la coesione interna, rendendo il granito una volta friabile più denso e compatto. Al microscopio pori e microfessure risultavano parzialmente riempiti senza formare una crosta spessa in superficie, condizione importante per mantenere l’aspetto naturale della pietra e permettere la dispersione del vapore. La soluzione D, con minore contenuto di polisilossano e maggiore percentuale di solvente, scorreva più facilmente negli spazi fini e si distribuiva uniformemente sulla superficie. Ha fornito un’eccellente idrorepellenza: i campioni trattati assorbivano significativamente meno acqua rispetto ai campioni non trattati e persino meno rispetto a quelli rivestiti con S-130, mantenendo al contempo variazioni cromatiche così ridotte da risultare appena percettibili a occhio nudo.

Resistere al maltempo in laboratorio

Per simulare decenni di esposizione esterna in tempi brevi, il team ha sottoposto pietre trattate e non trattate a intensi cicli di “invecchiamento artificiale”. Questi includevano luce ultravioletta, condizioni di calore e umidità elevati, bagni acidi e alcalini, cristallizzazione del sale e ripetuti cicli di gelo-disgelo. Il granito non trattato e il prodotto commerciale hanno entrambi mostrato fessurazioni, irruvidimento della superficie e perdita di particelle minerali sotto questi stress. Al contrario, le nuove miscele polisilossaniche, specialmente la D, hanno resistito in modo notevole. Le superfici sono rimaste più lisce, il motivo minerale maculato è rimasto riconoscibile e le immagini microscopiche hanno mostrato meno nuove crepe e minore perdita di minerali. Le misure di durezza, velocità interna del suono e idrorepellenza sono diminuite solo lievemente rispetto ai valori post-trattamento, indicando che la rete protettiva è sopravvissuta a condizioni gravose.

Una ricetta pratica per preservare il patrimonio in granito

Mettendo insieme questi risultati, gli autori propongono una semplice strategia in due fasi per l’uso sul campo. Prima, applicare la soluzione A più volte per rinforzare in profondità il granito indebolito, trasformando la sua struttura interna friabile in uno scheletro più forte e continuo. Una volta completata la cura, applicare la soluzione D come sottile strato superficiale per creare una pelle durevole e idrorepellente che permetta comunque la diffusione del vapore acqueo e alteri appena l’aspetto della pietra. I test di laboratorio suggeriscono che questa combinazione può stabilizzare l’interno e proteggere l’esterno dei reperti in granito nel clima esigente del Fujian. Gli autori sottolineano tuttavia che si tratta di risultati preliminari: sono necessari test a lungo termine su monumenti meno indispensabili per confermare che i trattamenti si comportino in modo sicuro e prevedibile all’aperto. Se tali prove avranno successo, questo approccio potrebbe diventare uno strumento potente per mantenere il patrimonio scolpito in granito chiaro, leggibile e strutturalmente integro per il futuro.

Citazione: Liu, Y., Ke, Y., Wang, Y. et al. Consolidation and surface protection of granite using modified polysiloxane oligomers for cultural heritage restoration. Sci Rep 16, 8295 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38623-3

Parole chiave: conservazione del granito, patrimonio culturale, protezione della pietra, rivestimenti idrorepellenti, trattamenti polisilossanici