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E' stata eseguita una approfondita campagna diagnostica per la verifica dello stato di conservazione delle sculture del bacino di Nettuno e del Bacino dell'Isola presso il Giardino di Boboli. Sono state effettuate: documentazione fotografica delle principali fenomenologie di degrado, analisi floristica della componente vegetale macroscopica, misure con ultrasuoni, campionamento e successive analisi di laboratorio per l' identificazione dei materiali e relativi fenomeni di degrado, valutazione preliminare dell'efficacia di possibili trattamenti di pulitura delle patine biologiche.

In this chapter an overview of the main invasive/non-invasive techniques used in situ for the evaluation of conservation treatments is provided. The conservation treatments considered are cleaning, consolidation, and protection of stone, mainly for architectural heritage. After a brief introduction, a paragraph is dedicated to the current process of rafting the standards, starting from previous experiences. In each paragraph dealing with conservation treatments, a reminder of commonly used laboratory tests carried out n stone samples, following either standardized protocols or not, are briefly reported. Details about testing protocols and threshold values for the selection of the best onservation treatment and for the monitoring are described.

Nell'ambito del restauro delle pitture murali di Alesso Baldovinetti e Antonio Pollaiolo presso la Cappella del Cardinale del Portogallo in San Miniato al Monte a Firenze, da parte dello Studio Ciccone di Firenze, l'Istituto di Scienze del Patrimonio Culturale del CNR ha effettuato, su richiesta del suddetto Studio, delle indagini scientifiche aventi il fine di identificare i pigmenti costituenti la tavolozza pittorica, i leganti ed eventuali sostanze polimeriche presenti sulle superfici. Tali indagini sono state svolte sia con tecniche non invasive, che con tecniche micro-distruttive previo microcampionamento. Per accertare inoltre la presenza di attività biologica sulle superfici sono state effettuate alcune misure, totalmente non invasive, con un bioluminometro.

Nell'ambito dell'intervento per il risanamento e rifacimento delle facciate della Villa Cobianchi, sita a Marina di Pisa, l'Istituto di Scienze del Patrimonio Culturale del CNR ha effettuato, su incarico della Ditta Arterestauro di Federico Gelli e Silvia Bartalucci SNC di Cascina (PI), la caratterizzazione mineralogica, petrografica e chimica di alcuni campioni al fine di caratterizzare i materiali costituenti le superfici e di indagare la eventuale presenza di sali solubili. Con questo obiettivo sono state effettuate analisi su 11 campioni prelevati dalle superfici del prospetto principale, che interessavano pietra, intonaci, malte, cementi e finiture.

Nell'ambito dell'intervento di urgenza per la messa in sicurezza di una porzione di affreschi e stucchi della cupola della Chiesa di Santa Caterina a Livorno, l'Istituto di Scienze del Patrimonio Culturale del CNR ha effettuato, su incarico della Sovrintendenza Archeologica Belle Arti e Paesaggio delle province di Pisa e Livorno, delle indagini diagnostiche volte ad indagare la presenza, la diffusione e la distribuzione di sali solubili all'interno delle murature delle pareti dipinte ed ornate con stucchi della volta della Chiesa. La necessità di questo tipo di approfondimento era emersa in seguito ad un primo studio già effettuato, fra la fine del 2018 e l'inizio del 2019, dallo stesso Istituto sulle stesse pitture murali e sugli stucchi della cupola su incarico della ditta Arterestauro, con il fine di verificarne lo stato di conservazione. I dipinti murali si presentavano infatti in un evidente stato di degrado, con consistenti distacchi dell'intonaco e affioramenti di efflorescenze saline in superficie. I risultati di tale prima campagna diagnostica verranno qui riportati per sommi capi a scopo introduttivo ed esplicativo. Alle tecniche non invasive e all'analisi dei campioni prelevati durante la prima fase dello studio, è stato quindi necessario affiancare il prelievo di campioni in profondità su cui effettuare analisi qualitative e quantitative in laboratorio. È stato inoltre predisposto un monitoraggio ambientale per verificare l'andamento dei parametri fondamentali, temperatura e umidità relativa, all'interno della Chiesa, e le potenziali influenze di tale andamento sulle condizioni di conservazione delle murature e delle decorazioni, le quali apparivano in continuo peggioramento.

Nell'ambito dell'intervento per il restauro della Cappella di Sant'Agata a Pisa, l'Istituto di Scienze del Patrimonio Culturale del CNR ha effettuato, su incarico della Ditta Arterestauro di Federico Gelli e Silvia Bartalucci SNC di Cascina (PI), la caratterizzazione di alcuni campioni intonaco dipinto provenienti dal prospetto C della Cappella. Sono state effettuate analisi su quattro stratigrafie al fine di caratterizzare i materiali ed individuare il colore originario delle parti dipinte e gli strati successivamente sovrapposti e su due campioni di polveri per identificare la natura del materiale biancastro coerente, presente su alcune superfici della Cappella.

In situ evaluation of mortars' resistance and consolidant treatments' performance in ancient buildings is an essential argument in their conservation. Moreover, the mechanical properties of an ancient mortar are directly connected with the state of preservation of the building or the structure in which it is included, and it is not a parameter easy to be determined, especially for the masonry joints. Mechanical methods often request sampling and laboratory tests, while only few micro destructive techniques are known as penetrometric tests. They can be either static (with action of a pressure drills) or dynamic (with action of a percussion drills) and commonly usable in situ. Among them, Microdrilling Resistance Measurement System and Mortar Penetrometer are two important methods for determining the resistance of a mortar. In the present work these two useful techniques are compared, in order to find a correlation between them which help to control and determine the resistance of a mortar, in addition to define the state of preservation or the effectiveness of the application of a consolidant product on a mortar surface.

Nell'ambito dell'intervento da parte della ditta Arterestauro sugli affreschi della volta sita sul vano scale della Villa Di Lupo Parra a Cascina (PI), l'Istituto di Scienze del Patrimonio Culturale del CNR ha effettuato, su richiesta della suddetta ditta, alcune analisi non invasive di tipo microbiologico, con l'obiettivo di individuare la possibile presenza di cellule vitali (dovute a funghi, batteri o simili) sulla superficie dipinta, ed eventualmente verificarne la natura. Sono state fatte delle misure tramite un bioluminometro portatile, a seguito delle quali non sono stati effettuati microprelievi dalla superficie interessata, non essendo stata rilevata presenza microbiologica significativa.

Nell'ambito dell'intervento di restauro della cupola della Chiesa di Santa Caterina a Livorno, da parte della ditta Arterestauro, l'Istituto per la Conservazione e Valorizzazione dei Beni Culturali del CNR ha effettuato, su richiesta della suddetta ditta, la caratterizzazione mineralogica, petrografica e chimica di alcuni campioni prelevati dalle pitture murali e dagli stucchi della Cupola, con l'obiettivo di verificare lo stato di conservazione degli stessi. Sono state effettuate analisi su polveri, frammenti tal quali, sezioni sottili e stratigrafie in sezione lucida, al fine di caratterizzare i materiali ed individuare il colore originario delle parti dipinte e gli strati successivamente sovrapposti.

Nell'ambito dell'intervento di pulitura delle fontane di Pisa site in Piazza San Luca, Piazza D'Ancona e Piazza Tongiorgi, da parte della ditta Arterestauro, l'Istituto per la Conservazione e Valorizzazione dei Beni Culturali del CNR ha effettuato, su richiesta della suddetta ditta, la caratterizzazione mineralogica e chimica di alcuni campioni di materiale lapideo provenienti dalle superfici marmoree delle tre fontane oggetto di studio. Sono state effettuate analisi su due stratigrafie per ciascuna delle tre fontane al fine di caratterizzare i materiali ed identificare eventuali materiali estranei depositati in superficie.

Nell'ambito di un più ampio intervento di risanamento delle mura esterne dell'Istituto Tecnico Industriale Leonardo Da Vinci in via Contessa Matilde a Pisa, l'Istituto per la Conservazione e Valorizzazione dei Beni Culturali del CNR ha effettuato, su richiesta della ditta MET Srl di Crespina Lorenzana (PI), la caratterizzazione mineralogica, petrografica e chimica di alcuni campioni provenienti dai tre stemmi costituenti i fregi della facciata principale dell'edificio, al fine di valutarne lo stato di conservazione. Con questo obiettivo sono state effettuate analisi su due campioni per ciascuno stemma, uno di pietra e uno di malta di stuccatura, al fine di caratterizzare i materiali e verificarne lo stato. Per accertare inoltre il tipo di ancoraggio degli stemmi alla facciata, sono state effettuate prove in situ, atte a verificare la presenza di elementi metallici retrostanti gli stemmi lapidei, mediante tecniche non invasive.

Rust stains are a widespread problem for natural stones of both civil buildings and cultural heritage, particularly for white marbles. For this reason, the aim of this work was to develop new methods of treatment/application, in order to identify a safe protocol for cleaning rusted marbles. Three different treatments were applied on several specimens of both dolomitic and calcitic marble, properly stained with rust to mimic real situations (the stone specimens were exposed to the natural environment for about six months in contact with rusted iron). Marble specimens were characterized before and after treatment and monitored during the cleaning tests. The specimens were characterized by SEM-EDS (Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive System), XRD (X-Ray Diffraction), XRF (X-Ray Fluorescence), FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) and color measurements. In addition, microscopic and macroscopic analyses of the stone surface along with tests of short and long term capillary absorption were carried out. A series of test trials were conducted in order to identify the best conditions in terms of concentrations and contact time, starting from the data reported in literature. New methods of treatment application were verified, substituting the usual Cellulose Poultice with Agar. The latter is a gel already used in many other contexts, being something new in this field, which possesses great applicability in the field of conservation of stone materials. After the application of the cleaning method, the specimens were characterised again in order to understand which treatment was more effective and less harmful. The study indicates that for a very intense and deep penetration into the stone, a solution of 3.5% (w/v) of Sodium Dithionite buffered with Ammonium Carbonate to pH 7 applied with Agar support would be appropriate.

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The paper describes the state of conservation and the decay phenomena of marble elements of the ancient Phrygian city of Hierapolis in the Denizli district in Turkey. The archaeological site presents some peculiarities that make it unique in terms of conservation and decay phenomena of marbles and travertines. Environmental factors (i.e. thermal springs, high thermal stress, seismic faults) together with the microstructural characteristics of the typologies of marble play a fundamental role on the durability and the state of conservation of the materials. A lot of architectonic elements, belonging to several monuments (e.g. Civil Agorà, Sanctuary of Apollo, Ploutonion, Marble Stoà, Gymnasium, North Agorà, Stoà near the Springs, Bouleuterion) were selected and investigated. A monitoring network in the areas of the Ploutonion (positioned close to the major fault) and the Sanctuary of Apollo was installed in August 2013. The network consists of several sensors measuring environmental parameters (T and RH%), both in external and in confined environments and gases (CO2, CO, O2, H2S). Stone sampling was carried out for laboratory analyses (XRD, FT-IR, OM, SEM-EDS). In parallel, the geochemical characterisation of waters circulating in the site and dissolved gases was carried out. Furthermore, the biological characterisation of patinas affecting some architectonic elements, was performed.

Fluorescence LIDAR imaging has been already proposed in several studies as a valuable technique for the remote diagnostics and documentation of the monumental surfaces, with main applications referring to the detection and classification of biodeteriogens, the characterization of lithotypes, the detection and characterization protective coatings and also of some types of pigments. However, the conservation and documentation of the cultural heritage is an application field where a highly multi-disciplinary, integrated approach is typically required. In this respect, the fluorescence LIDAR technique can be particularly useful to provide an overall assessment of the whole investigated surface, which can be profitably used to identify those specific areas in which further analytical measurements or sampling for laboratory analysis are needed. This paper presents some representative examples of the research carried out in the frame of the PRIMARTE project, with particular reference to the LIDAR data and their significance in conjunction with the other applied techniques. One of the major objectives of the project, actually, was the development of an integrated methodology for the combined use of data by using diverse techniques: from fluorescence LIDAR remote sensing to UV fluorescence and IR imaging, from IR thermography, georadar, 3D electric tomography to microwave reflectometry, from analytical techniques (FORS, FTIR, GC-MS) to high resolution photo-documentation and historical archive studies. This method was applied to a 'pilot site', a chapel dating back to the fourteenth century, situated at 'Le Campora' site in the vicinity of Florence. All data have been integrated in a multi-medial tool for archiving, management, exploitation and dissemination purposes.