Applicazione dei Calcestruzzi ad Altissime Prestazioni – UHPC nell’Arte Pubblica e nell’Arredo Urbano

R. Maspoli - Department of Architecture and Design, Politecnico di Torino, Turin, Italy 03/04/2018 918

Italian Concrete Days.jpgQuesto articolo è stato presentato durante gli Italian Concrete Days che si sono svolti a Roma, il 27-28 Ottobre 2016. 

La seconda edizione degli Italian Concrete Days si terrà a Milano, presso il palazzo Pirelli il 13 Giugno ed a Lecco, presso il Polo Territoriale del Politecnico, il 14 e 15 Giugno 2018.

 

Maggiori informazioni sulla partecipazione e sul programma si trovano sul sito dell'evento.

Applicazione dei Calcestruzzi ad Altissime Prestazioni – UHPC nell’Arte Pubblica e nell’Arredo Urbano

Estratto

Ridurre i cicli di manutenzione e il loro co-sto, aumentando la durata nel tempo, è una necessità per le opere di arte pubblica e arredo urbano, come chiaramente dimostrato dalla prima applicazione italiana di arte pubblica (una lastra circolare con un profilo umano su di esso, tre volti ad alto rilievo ed una panchina di una struttura scultorea), dove i Calcestruzzi ad Altissima Resistenza - UHPC sono stati utilizzati senza rinforzo metallico. Il primo compito è stato quello di definire una metodologia per la pianificazione della qualità, dal bozzetto del lavoro alla costruzione degli stampi negativi 3D (che richiede tecniche innovative), alla composizione della miscela UHPC e al getto - considerando le condizioni ambientali - e al posizionamento dei lavori nella loro localizzazione finale. La collaborazione con uno dei maggiori produttori italiani di cemento (Buzzi Unicem, Casale Monferrato) e l'uso di prodotti speciali (“Nanodur” e “Flowsto-ne”) sono stati determinanti nel garantire il successo del lavoro. Le matrici fresate sono state eseguite in resina poliuretanica a media densità. I diversi elementi sono stati posti in opera nel giugno – luglio 2015 e sono oggetto di un piano di monitoraggio bi-ennale, per valutarne il comportamento in esposizione nel tempo. La prima applicazione di UHPC si è svolta nell’ambito del pro-gramma comunitario Urban “Barriera” della Città di Torino, per il Parco Spina 4 - Peccei.

INTRODUZIONE

Lo studio affronta il problema della selezione delle tecniche costruttive e dei materiali a base cementizia in funzione di affidabilità e manutenibilità, per le opere di arte pubblica.

Condizioni climatiche, luce ultravioletta, variazioni di umidità e temperatura, inquinamento atmosferico e rischio per l’azione umana e gli atti vandalici, sono i principali problemi della conservazione dell'ar-te pubblica.

Nel caso di opere cosiddette non monumentali e diffuse in esterno, i problemi di degrado sono parti-colarmente rilevanti a causa delle limitate disponibilità economiche di città ed enti gestori.

1.1 Il caso di studio

La ricerca ha come riferimento un caso di studio operativo, il programma "Promenade dell'arte e cultura industriale", sviluppato in convenzione con la Città di Torino, attraverso i fondi comunitari POR -FESR 2007-2013 (2012-15).

Dal piano generale alla selezione su concorso dei progetti, allo sviluppo costruttivo delle opere di arte pubblica per il Parco Spina 4 – Peccei di Torino, sono state sviluppate le fasi:

  • analisi delle condizioni di appalto e gara pubblica per opere particolari d’arte e arredo urbano;
  • individuazione delle criticità del processo nella scelta dei materiali e nell’affidabilità delle opere;
  • selezione delle migliori tecniche disponibili (best available techniques - BAT);
  • stesura dei documenti contrattuali;
  • sviluppo delle idee progettuali fino al progetto cantierabile;
  • monitoraggio delle condizioni e dei risultati prestazionali nella prima fase di esercizio (giugno 2015 – giugno 2016).

2 I MATERIALI AVANZATI NELLE OPERE D’ARTE CONTEMPORANEE

In relazione al caso di studio si sono analizzate le problematiche di esecuzione, manutenzione e gestione dell’opera. L’obiettivo è stato di selezionare con i giovani artisti materiali e tecniche alternative, atte a limitare interventi periodici e a permettere una eleva-ta durata in opera, in coerenza alla domanda espres-siva ed estetica degli autori.

2.1 La plastica fibrorinforzata (GRP)

Dal XX secolo, le opere d'arte hanno sperimentato processi costruttivi e nuovi materiali industriali, a partire dal calcestruzzo all’alluminio, all’acciaio e alle resine sintetiche rinforzate.

Artisti come Jean Dubuffet, Niki de Saint Phalle, Claes Oldenburg, Arnaldo Pomodoro, Atelier Van Lieshout hanno utilizzato resine poliestere (GRP) ed anche cementi colorati, per le sculture all'aperto.

I nuovi materiali composti permettono risultati innovativi in termini di compattezza e levigatezza delle superfici, come di saturazione e luminosità colorica.

La realizzazione avviene in fibra di vetro e strati di resina poliestere su un quadro di rete metallica o su strutture in legno, con successiva applicazione di differenti tipi di pittura. Le forme negative sono realizzate in gesso o in polistirene espanso (EPS), con applicazione di strati protettivi in resina, per effettuare poi la colatura e l’assemblaggio su telai di supporto.

I recenti studi di centri per la conservazione – come il Getty Conservation Institute (Beerkens e Bre-der, 2012) - hanno evidenziato la difficoltà di predire il comportamento in situ in relazione alla compatibili-tà fra componenti e tecniche esecutive, oltre che per le condizioni di esposizione ambientale.

La conservazione all'aperto dipende da regolare controllo, pulizia superficiale e applicazione di rivestimenti protettivi attraverso cicli ravvicinati, indicativamente biennali. Il deterioramento progressivo dei compositi - in particolare in GRP - si manifesta dal micro al macro livello: scolorimento (causato dalla luce solare in combinazione con la pioggia), delami-nazione, disconnessione, formazione di crepe pro-fonde e danni meccanici anche da eventi umani accidentali, che riducono la resistenza meccanica. Tali criticità hanno indirizzato alla sperimentazioni di altri materiali, con caratteri affini e tendenzialmente di migliore durata.

2.2 Il conglomerato cementizio

Riguardo agli elementi in conglomerato cementizio portanti, sono storicamente presenti dal XIX secolo, in relazione alla tradizione decorativa della pietra-cemento. Fra i primi casi in conglomerato armato è il gruppo di 32 sculture “Dinosauri” del Crystal Palace Park di Londra (1852-1854), dello scultore B. Wa-terhouse Hawkins. Le opere complesse - eseguite con struttura piena in cemento armato o portante in ferro (per elementi eterogenei) e ricopertura con camicia di malta armata, hanno richiesto interventi sempre più ravvicinati. Lo studio di fattibilità (1995-2000) ha evidenziato sia carenze manutentive sia riparazione improprie (altre malte cementizie, plastili-na, resina, fibra di vetro). Il restauro (2003) ha comportato interventi sulle fondazioni, interventi strutturali sulle crepe presenti nelle opere superstiti e ricostruzione delle sculture mancanti in fibra di vetro. In relazione alla più breve service life prevista, sono stati mantenuti gli stampi per una futura ricolatura.

Dopo un decennio (2014), la diagnosi ha delineato l’urgenza di intervento a causa delle fessurazioni nel-le parti più esposte in elevato. È stata eseguita una prima fase (2016) – documentata da Friends of Crystal Palace Dinosaurs e English Heritage - di riparazione del cracking e ricostruzione localizzata del conglomerato cementizio, dopo la pulizia con rimozione di infestanti vegetali, getto di acqua a pressio-ne, rimozione di vernice danneggiata e ripristino complessivo dei trattamenti superficiali.

Riguardo al contemporaneo, un caso specifico so-no le opere di Niki de Saint Phalle. Nel caso del “Giardino dei Tarocchi” di Capalbio (1979-97) si sono avuti differenti fenomeni di alterazione superficia-le del rivestimento composito, quali desquamazione, abrasione, efflorescenze saline, distacco delle tessere, ossidazione. I degradi profondi hanno richiesto il rinforzo di alcune articolazioni della struttura interna, i degradi superficiali sono stati affrontati (Vella ed altri, 2015) con un trattamento protettivo innovativo che comporta l'applicazione di un sottile film di silice, dopo aver analizzato la compatibilità chimica con il materiale da trattare. Il metodo sol-gel permette di costituire film di pochi centinaia di nanometri, completamente inorganici, trasparenti ed incolori. Il trat-tamento è riapplicabile con manutenzione in situ a temperatura ambiente, senza richiedere rimozioni.

I trattamenti cosiddetti nanotecnologici possono costituire una valida alternativa ai procedimenti sulla superficie con polimeri organici e resine o con bi-componenti a base cementizia. La filosofia è della tendenziale reversibilità, conservando tracce dello stato di naturale deterioramento, ma rimuovendo in-vece condizioni di alterazione, per agenti degradativi naturali come antropici, che possono determinare gravi patologie e perdite.

Altro caso significativo, in relazione alla durabilità del conglomerato cementizio armato, è l’opera “Fi-nestra sul mare” (1989) di Tano Festa, sulla spiaggia di Reitano, nell’ambito del parco “Fiumara d’arte“. Il degrado sia del conglomerato che dell’armatura in ferro ha determinato rilevanti fessurazioni, oltre al decadimento del rivestimento superficiale. La diagnosi e il restauro strutturale (2015) devono permet-tere di risolvere la presenza diffusa di crepe e fessu-razioni e di restituire le caratteristiche estetiche e comunicative. L’intervento (Rava, 2015) è avvenuto con il rinforzo in fibra di vetro su base di microemul-sioni acriliche, con applicazione di protettivo idrore-pellente traspirante e coloritura omogenea. Sono da monitorare le condizioni di conservazione in ambiente altamente esposto agli inquinanti aerei.

Un caso emblematico di degrado diffuso, coerente all’assenza prolungata di pulitura e manutenzione or-dinaria, è inoltre costituito dal “Grande Cretto” di Alberto Burri a Gibellina (1986-89), memoria – sudario della distruzione del terremoto. La struttura è costruita sulla base delle macerie edilizie, compattate in isole connesse da reti metalliche, delimitate da mu-ri alti fino a 2,00 m e coperte da lastre gettate in cal-cestruzzo armato. La scabrosità delle superfici grezze e l’irregolare spessore hanno favorito l’insediamento incontrollato di organismi vegetali e lo sviluppo di fessurazioni, acuite dai cedimenti localizzati per le variazioni dello stato idrogeologico. Le patologie principali hanno riguardato la corrosione delle armature – con insufficiente copriferro – e l’attacco biolo-gico e di infestanti al cemento, favoriti dall’azione degli agenti atmosferici. Il “Cantiere della Conoscenza” dell’Università di Palermo (2006-15) ha evidenziato la difficoltà di definire protocolli operativi per la pluralità delle cause di degradazione e per la diversità prestazionale delle parti dell’opera. Sono stati testati diversi biocidi e sistemi di pulitura - micro sabbiatura, sabbiatura criogenica, lattice - per verificarne il comportamento nel tempo e il rischio di abrasione. Nella riparazione delle lesioni, la scelta del metodo è significativamente influenzata dalla non invasività, da cui la scelta di calcestruzzo analogo all’originario per grana e coloritura, e la protezione dei ferri con malta bi-componente ad inibizione di corrosione.

2.3 Linee guida per opere d’arte pubblica a base cementizia

In relazione alla letteratura analizzata, si è definito un protocollo di prevenzione del degrado delle opere d’arte in esterno, individuando i fattori utili per le scelte tecnologiche nel Parco Spina 4:

  • qualità del conglomerato e del legante;
  • sufficiente strato del copriferro;
  • limitazione di elevati aggetti, controllo e sicurezza delle prestazioni meccaniche;
  • limitazione di sottosquadri, in funzione di difficoltà di getto e esigenze di pulizia periodica;
  • compattezza della granulometria superficiale;
  • eventuale adozione di protettivi non pellicolanti, antigraffito e per la riduzione degli inquinanti atmosferici (trattamenti fotocatalitici);
  • sistemi di fissaggio metallico anticorrosione e antiefrazione, non a vista;
  • esclusione nelle finiture superficiali di aggrappaggi chimici e incollaggi insufficienti;
  • preferenza a trattamenti di coloritura in pasta, nel conglomerato.

Le finiture a colore emergono come fattori primari di alterazioni, le tecniche di pigmentazione in pasta permettono di garantire una vita utile più elevata, con eventuali effetti di lieve scolorimento a causa di agenti atmosferici o per contatto con terreno ed elementi organici. La formazione di patine è accettabile dal punto di vista estetico, più che sfogliature e delaminazioni che caratterizzano, invece, componenti a base di resine. Nel caso di superfici a grana fine, l’effetto di dilavamento dello sporco può essere po-tenziato da trattamenti nanotecnologici.

La formulazione del ricoprimento superficiale (coating) in funzione delle condizioni ambientali permette di associare all’effetto fotocatalitico (TiO2) per l’abbattimento di composti organici e per la degradazione di ossidi di azoto - con secondariamente impermeabilizzazione e deodorizzazione - anche il contenimento del particolato fine e l’azione antibatterica (ad esempio in presenza di tormaline a ioni negativi e argento).

Nell’ambito del caso studio del Parco di Spina 4, sono stati considerati ricoprimenti alternativi, valu-tando l’efficacia dell’apporto ambientale in relazione allo sviluppo di superficie delle opere. Sostanzialmente incolori, richiedono trattamenti periodici con cicli minimi biennali, senza interventi più rilevanti almeno di scrostatura – preparazione – ripristino colo-rico.

In ambito normativo - ISO-TC 206/WG 37 - è in corso lo sviluppo di “Test method for photocatalitic materials” (ISO22197-1/5). Fine Ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics)”, che dovranno permettere di avere standard confrontabili degli effetti ambientali nelle applicazioni su cementi.

E’ inoltre necessario sviluppare un protocollo di controllo - iniziale e periodico - dei fattori ambientali: geotecnici-fondazionali, micro-climatici, soleggiamento, inquinanti dell’aria (industriali, marini).

3. LE PROBLEMATICHE DI AFFIDABILITÀ E MANUTENZIONE

Le criticità della conservazione dell’arte pubblica contemporanea mettono in rilievo il ruolo del sistema informativo - dalla fase di prefattibilità alla gestione manutentiva - per la valutazione delle scelte tecnologiche, per il controllo della qualità e dei costi nel ci-clo di vita utile.

Molte amministrazioni locali, come la Città di To-rino, nel caso di donazione di opere d’arte richiedono che le attività di mantenimento siano garantite per dieci anni a cura e spese del proponente, e che le esecuzioni rispondano alle prescrizioni dello “Schema di Contratto per la Manutenzione e Gestione”. Le caratteristiche tecniche riguardano: specifiche dei mate-riali, tecniche di realizzazione, specifiche di allesti-mento, stima dei costi di progettazione e realizzazione, piano di manutenzione, stima dei costi di gestione - manutenzione, responsabilità gestionale.

Per l’esistente e i nuovi interventi, il primo livello di sistema informativo è costituito dalle schedature di censimento e patrimoniali, come quelle elaborate dall'istituto dei Beni Culturali dell'Emilia Romagna, dal Progetto Arte Pubblica e Monumenti (P.A.Pu.M.) della Città di Torino e, a livello naziona-le, dall’Istituto Centrale per il Catalogo e la Documentazione (ICCD). In particolare, la Scheda OAC - Opere di Arte Contemporanea (2004) è finalizzata alla catalogazione e contiene anche dati tecnici, di conservazione e restauro, ma non presenta contenuti informativi utili alle azioni di manutenzione o prevenzione.

3.1 Il sistema informativo per l’arte pubblica

In relazione al mantenimento delle opere, la struttura del Data Base Management System (DBMS) delineata contiene:

  • localizzazione GPS, anagrafica (maintenance oriented);
  • dati informativo-conoscitivi estesi, iniziali (caratteri storici, tecnico-prestazionali);
  • rilevamento dello stato di conservazione (monitoraggio periodico e/o a distanza con sensori, segnalazioni dei cittadini);
  • piano di manutenzione periodicamente aggiornato in relazione a cambiamenti di stato (condizioni, degrado, vandalismi …) e interventi, indicando priorità e attesa di vita utile;
  • reporting degli interventi eseguiti (pulizia, manutenzione periodica, restauro, messa a norma …);
  • prescrizioni tecniche aggiornate per nuove opere e trattamenti conservativi.

Procedure su base sperimentale, per la raccolta dei dati manutentivi e la scelta di materiali e tecnologie esecutive, sono state sviluppate da amministrazioni locali e strutture museali, come il Cambridge Arts Council (CAC), il Smithsonian American Art Mu-seum e il Tinguely Museum.

Il CAC prevede le fasi di gestione del progetto, fabbricazione, installazione, facilities. Il processo di analisi condiviso ha lo scopo di informare tutti i soggetti coinvolti - artisti, produttori, amministratori, cu-ratori, architetti paesaggisti, ingegneri strutturali, scienziati dei materiali - e di stimolare la discussione sugli approcci migliorativi. Attraverso la “Pre-Fabrication Reviews” sono definite specifiche tecniche dei materiali, del processo costruttivo e informazioni per la manutenzione e la vita dell'opera. L’ ”Art Conservation - Condition Report” riporta invece, in forma sintetica, diagnosi sulle condizioni strutturali e superficiali pre-manutenzione, descrizione delle tipologie di intervento e degli specifici trattamenti, priorità d’intervento e specifiche ed esiti del-le operazioni eseguite.

La procedura del CAC è stata presa di riferimento per il caso di studio del Parco Spina 4, considerando la variabilità delle condizioni ambientali e dei caratteri costruttivi, che richiedono l’aggiornamento continuo del DBMS per l’efficacia previsionale.

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