Lo stato di conservazione delle superfici è fortemente condizionato dall'inclinazione, che accentua il degrado legato all'invecchiamento naturale dei materiali e alla storia conservativa della Torre.
Danni alle strutture iniziarono a manifestarsi pochi anni dopo il completamento della costruzione: alla fine del Trecento si dovettero sostituire 4 colonne.
Nel corso degli anni, si sono succedute numerose sostituzioni di parti lapidee e la messa in opera di catene, staffe e cerchiature.
Così gli elementi originali, realizzati principalmente con marmo di San Giuliano, sono stati progressivamente sostituiti utilizzando il marmo bianco di Carrara. Ad oggi, delle 180 colonne dei loggiati solo 45 sono in marmo di San Giuliano, mentre dei 269 fusti di colonne 175 sono in marmo bianco di Carrara. In totale sono stati sostituiti 195 capitelli su un totale di 207.
Gli studi e le indagini sulle interazioni esistenti tra ambiente e manufatto-torre hanno dimostrato come l’erosione, la disgregazione della pietra, la presenza di patine gessose e di incrostazioni calcaree siano da connettere all'impatto delle idrometeore e alle diverse vie di percolamento dell’acqua.
Nella zona di sottopendenza, invece, il particellato, che non viene dilavato per l'effetto di autoschermo della Torre stessa, si deposita e causa il formarsi di croste nere.
Diffuse lesioni, fratture e i distacchi di frammenti sono testimonianza dei fenomeni di schiacciamento legati all’inclinazione e al maggiore irraggiamento subìto da colonne e capitelli.
Nelle zone dove maggiore è la presenza di acqua sono attecchiti microrganismi, muschi, licheni e piante infestanti.
Gli studi storici e le indagini scientifiche sono stati affiancati da un lungo e complesso lavoro di mappatura e di restituzione grafica delle diverse forme di alterazione sugli oltre 7.000 m2 delle superfici esterne ed interne.
La gestione informatizzata di questi dati ha permesso di visualizzare e quantificare l'estensione dei danni: la crosta nera, ad esempio, si estende su 1.968 m2, localizzata principalmente sul lato Sud negli Ordini inferiori; la disgregazione, più importante nelle zone superiori dei lati Nord e Sud, interessa 2.086 m2; le fessure si estendono per 8.658 m e la situazione più grave si ha sul 3° Ordine.
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