Presentazioni Efficaci e lezioni di Educazione Civica
I leganti
1. INVESTIAMO NEL VOSTRO FUTURO
Sistemi e Materiali innovativi per la conservazione
del patrimonio Archeologico in Siti Sommersi
I LEGANTI
SIMPASS
STORIA DEI MATERIALI
Prof.ssa Philomène Gattuso
3. IL LEGANTE
Il legante è una sostanza che, impastata con acqua dà origine ad una massa plastica,
la quale subisce con il tempo un progressivo processo di irrigidimento fino a raggiungere
un'elevata resistenza meccanica.
Queste sostanze cementanti vengono utilizzate in edilizia per il confezionamento di
conglomerati artificiali (materiali lapidei artificiali), come le malte e i calcestruzzi.
Nel processo di irrigidimento di un legante si distinguono due fasi:
1. nel corso della prima fase, chiamata presa, si passa dalla fluidità iniziale ad una
massa più consistente capace di mantenere la forma impartitale.
2. alla presa segue l'indurimento, nel quale si verifica un continuo aumento della
resistenza meccanica.
La presa ha una durata che a seconda dei casi può andare da pochi minuti a qualche
decina di ore, mentre l'indurimento si prolunga in un arco di tempo non definito.
I leganti sono dei materiali da costruzione impiegati allo scopo di legare e cementare
altri materiali (pietre, blocchi, laterizi... etc.): impastati con acqua ed eventualmente in
miscela con sabbia e/o ghiaia e pietrisco forniscono una massa plastica che una volta
indurita è in grado di sviluppare, nel tempo resistenze meccaniche talvolta anche assai
elevate.
4. I leganti si dividono in due grandi categorie:
1.Leganti organici
1. leganti aerei: fanno presa con acqua ed induriscono a
2.Leganti inorganici
contatto con l'aria
(Calce, Cemento, Gesso)
2. leganti idraulici: fanno presa ed induriscono a
contatto con acqua.
6. B. LEGANTI INORGANICI
Legante inorganico: materiale inorganico che impastato con acqua forma una massa
plastica che serve a collegare vari materiali usati in un manufatto e che, aderendo ad
essi ed indurendo, forma un insieme monolitico atto a resistere a sollecitazioni
meccaniche.
Un legante può essere aereo o idraulico a seconda che il processo di presa ed il
processo di indurimento avvengano solamente in ambiente sub-aereo oppure
anche in ambiente subacqueo. La calce è un tipico legante aereo; la calce idraulica e
il cemento sono tipici leganti idraulici. Inoltre c’è il legante idraulicizzato.
I leganti aerei possono indurire soltanto in aria: a questa categoria appartengono il
gesso e la calce. Sono impiegati, mescolati con acqua e sabbia, per la produzione di
malta da intonaco.
I leganti idraulici induriscono anche in acqua e induriti resistono al contatto con
l’acqua: sono leganti di questo tipo la calce idraulica e il cemento Sono destinati
soprattutto alla produzione di calcestruzzo aggiungendo l’aggregato più grosso (ghiaia o
pietrisco) agli atri ingredienti.
I leganti idraulicizzati
8. Le malte e i calcestruzzi rappresentano dal punto di vista quantitativo, i materiali più
importanti nel campo delle costruzioni.
Tanto le malte quanto i calcestruzzi vengono prodotti miscelando e processando i
seguenti ingredienti principali: acqua, legante, e aggregati o inerti.
Se la dimensione massima dell’aggregato non supera i 5 mm, se si impiega cioè la
sabbia come ingrediente lapideo, il materiale risultante prende il nome di malta; se,
invece, la dimensione massima dell’aggregato supera i 5 mm il conglomerato risultante
è chiamato calcestruzzo.
Ne deriva pertanto, che il calcestruzzo può essere di fatto considerato come una malta
alla quale venga aggiunto un certo quantitativo di aggregato grosso.
9. Storia
I primi leganti derivati da processi di calcinazione di pietre naturali, chiamati
genericamente cementizi, sono il gesso e la calce aerea.
La loro scoperta fu probabilmente coeva e si può immaginare che abbia la stessa
origine di quella della terracotta, essendo anch’essa legata alla scoperta del fuoco.
Data la maggiore facilità nell’ottenere il gesso rispetto alla calce, per via della
temperatura di cottura più bassa, è probabile che questo abbia trovato inizialmente una
maggiore applicazione.
L'utilizzo del legante nelle costruzioni può essere fatta risalire al III millennio a.C.,
quando in Egitto era utilizzata la malta di gesso per la realizzazione di paramenti murari
in conci di pietra.
I Romani inizialmente impiegavano come legante prevalentemente la calce aerea. Fino
a quando il legante della malta era costituito soltanto dalla calce aerea, l'indurimento del
calcestruzzo avveniva con estrema lentezza, poiché il consolidamento di una malta a
base di calce è dovuto alla reazione dell'idrossido di calcio con l'anidride carbonica
presente nell'aria, con la successiva produzione di carbonato di calcio.
A partire dal I secolo a.C. i Romani iniziarono a sostituire la sabbia costituente la malta
con la pozzolana (pulvis puteolana) o con il cocciopesto.
La scoperta della pozzolana segnò una rivoluzione nella realizzazione di opere murarie.
Grazie al comportamento pozzolanico della pozzolana e del cocciopesto la malta,
costituita da calce aerea + pozzolana, faceva presa ed induriva anche in acqua, senza
contatto con l'aria, consentendo la produzione di leganti ad alta resistenza e rapido
indurimento.
10. Con il risveglio umanistico, soprattutto dopo il XIV secolo, si tradussero e si rilessero i
testi latini di Plinio il Vecchio e di Vitruvio.
È del 1511 la riedizione del De Architectura curata da un domenicano, Giovanni
Monsignori (Fra' Giocondo). A questa seguirono numerosissime altre traduzioni, che
contribuirono a chiarire il segreto del costruire secondo i Romani. Così, soprattutto in
Francia del Settecento, si riscoprì l'arte del ben costruire opere secondo le conoscenze
romane.
In epoca rinascimentale si rifanno a Vitruvio ed al costruire romano, architetti come Leon
Battista Alberti e Andrea Palladio. Quest'ultimo nel 1570 descrive nel Trattato di
Architettura, Libri 4”,Venezia, l'esistenza di una calce, calce nigra, ottenuta per cottura di
una pietra calcarea originaria del padovano, contenente impurità argillose, con
caratteristiche idrauliche.
In questo continuo avvicinamento all'odierno cemento, vi fu la scoperta rivoluzionaria
della calce idraulica da parte dell'ingegnere britannico John Smeaton nel 1756.
Questi, nella realizzazione del faro di Eddystone utilizzò, al posto della miscela calce -
pozzolana, la prima calce idraulica da lui ottenuta dalla cottura di calcare contenente
una discreta quantità (circa 11%) di impurezze argillose. La scoperta della calce
idraulica segna il passaggio dal calcestruzzo romano a quello moderno, giacché gli
sperimentatori, con l'ausilio della scienza chimica appena nata con Lavoisier, sono in
grado di governare un nuovo processo di sintesi che porterà prima alla calce idraulica
artificiale, poi al moderno cemento Portland. Una volta scoperto che le impurità di silice
e allumina presenti nell'argilla che accompagnano alcuni calcari sono responsabili della
formazione dei silicati ed alluminati di calcio, capaci di indurire sott'acqua, iniziarono le
sperimentazioni nella cottura di miscele artificiali di calcare e argilla a temperatura
11. Nel 1756 il Presidente della Royal Society
britannica affidò all'ingegnere civile inglese
John Smeaton (Whitkirk, Leeds, 1724-
1792) l'incarico della costruzione di un
nuovo faro ad Eddystone Rock.
La torre venne assemblata dapprima sulla
terraferma, poi smontata e riassemblata
sul posto. I lavori furono ultimati e
nell'ottobre del 1759 il nuovo faro fu
inaugurato.
La torre di Smeaton fu il primo faro
costruito con successo su uno scoglio in
mare aperto, e si ricorda come una delle
più importanti opere ingegneristiche del
XVIII secolo. Dopo 120 anni di servizio,
furono notate delle crepe nello scoglio su
cui poggiava il faro, e ci si rese conto che
l'acqua lo stava erodendo da sotto,
ponendo la torre in pericolo di crollo. Il faro
fu smontato nel 1870 e ricostruito sulla
terraferma a Plymouth, dove, restaurato, è
tuttora visitabile. Sul posto è rimasto il
basamento, circa 1/3 dell'altezza
complessiva, che è ancora visibile accanto
al faro attuale.
12.
13. Soprattutto in Inghilterra ed in Francia, tra la fine del Settecento e l'inizio dell'Ottocento,
fiorirono invenzioni, brevetti ed iniziative industriali che portarono alla produzione dei
primi leganti idraulici industriali, chiamati cementi.
In particolare nel 1796 James Parker fabbrica il primo cemento a presa rapida
(cemento Parker o cemento romano), cuocendo nei suoi forni da calce le concrezioni
marnose contenute nelle argille del Tamigi, mentre nel 1800 Lesage ottiene un materiale
idraulico di alta resistenza calcinando i ciottoli calcarei di Boulogne sur Mer.
Generalmente lo spartiacque tra la calce idraulica di Smeaton e il cemento Portland
realizzato viene fissato al 1818, allorché l'ingegnere francese L. J. Vicat, definisce la
formula della calce idraulica artificiale.
Infatti Vicat fu il primo a capire che per ottenere un materiale a comportamento idraulico
non vi era necessità di cuocere i calcari argillosi naturali ma si poteva raggiungere lo
stesso risultato unendo in cottura dei calcari puri e una qualsivoglia porzione d'argilla.
Il primo industriale ad aver fabbricato cemento idraulico a lenta presa pare sia stato,
nel 1824, un fornaciaro di York, Joseph Aspdin, il quale diede al prodotto il nome di
cemento Portland, grazie alla somiglianza tra la malta e il conglomerato formati con
quel cemento con un calcare compatto (pietra di Portland) dell'isola di Portland in
Inghilterra.
Nel 1844 J.C. Johnson mise in evidenza l'importanza dei processi di cottura ad alte
temperature che portavano alla formazione del clinker, prodotto finale del
procedimento.
Nel 1860 M. Chatelier stabilì la composizione chimica del cemento consentendo la
produzione industrializzata del calcestruzzo.
15. STORIA
La calce aerea o calce comune o, semplicemente, calce è un materiale da costruzione
(ma anche con altri utilizzi), noto fin dall'antichità, che viene ottenuta per cottura, in
appositi forni, a temperatura elevata (superiore ai 900°C) del calcare, una roccia
diffusissima in natura costituita quasi esclusivamente da carbonato di calcio.
Già i Romani ed i Fenici prima avevano imparato ad usare la calce come materiale da
costruzione, mescolata con la sabbia a formare la malta. Vitruvio, nella sua opera De
architectura ne descrive la produzione a partire da pietre bianche, cotte in appositi forni
dove perdono peso (oggi sappiamo in conseguenza della liberazione di anidride
carbonica). Il materiale ottenuto, la calce viva, era poi spenta gettandola in apposite
vasche piene di acqua.
Inizialmente adoperata nella forma di calce aerea (che indurisce solo se a contatto con
aria) venne successivamente mischiata con pezzi di argilla cotta (vasellame, mattoni
ecc.) oppure a pozzolana, una sabbia ricca di silice, che ne alterano le caratteristiche
di resistenza, impermeabilità e soprattutto ne consentono la presa anche in ambienti
non a contatto con aria (tipicamente sott'acqua). Nascevano così le malte idrauliche,
sebbene a base di calce aerea.
In tempi moderni, gli ingegneri francesi della scuola di Ponts et Chaussées nel 1750
iniziavano a costruire le fondazioni dei ponti mescolando al cemento quella stessa calce
idraulica che sarà studiata dall'inglese John Smeaton. Alcune marne calcaree
contengono al loro interno impurità argillose o silicee; da questi minerali si può ottenere
la calce idraulica naturale in quanto contiene già le caratteristiche di idraulicità senza
l'aggiunta di parti esterne.
16. La calce viva (ossido di calcio) quindi viene spenta (idratata) mescolandola con
determinate proporzioni di acqua; si ottiene quindi la calce spenta o grassello.
Il grassello mescolato con determinate proporzioni di acqua e di aggregato* forma la
malta di calce. Questa si trasforma in un materiale resistente con l'evaporazione
dell'acqua (fenomeno di presa); la presa è completata attraverso un processo di
fissazione dell'anidride carbonica (CO2) dell'aria con la conseguente trasformazione
dell’idrossido in carbonato di calcio.
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* L’aggregato, quasi sempre una sabbia fluviale, viene aggiunto alla calce con lo scopo di
aumentare la resistenza del manufatto finale e di ridurre il ritiro. Generalmente proviene dai
sedimenti sciolti degli alvei dei corsi d’acqua, dai depositi alluvionali delle pianure, dai depositi dei
litorali.
17. La calce è un materiale antico, che ha segnato le tappe fondamentali della storia millenaria
dell'edilizia e dell'architettura.
Preistoria
Il primo materiale usato nelle costruzioni di cui si ha testimonianza è l’argilla.
Il suo utilizzo, risale alla Preistoria: l’uomo preistorico aveva empiricamente appreso che l’argilla
impastata con acqua poteva fornire un materiale plastico, capace di aderire con altri materiali
altrimenti sciolti e, essiccando, indurire mantenendoli legati.
I primi leganti derivati da processi di calcinazione di pietre naturali, chiamati genericamente
cementizi, sono il gesso e la calce aerea.
La loro scoperta fu probabilmente coeva e si può immaginare che abbia la stessa origine di quella
della terracotta, essendo anch’essa legata alla scoperta del fuoco.
Data la maggiore facilità nell’ottenere il gesso rispetto alla calce, per via della temperatura di
cottura più bassa, è probabile che questo abbia trovato inizialmente una maggiore applicazione.
E infatti, il primo esempio conosciuto di utilizzo sistematico di una reazione di cementazione in
campo edile è legato all’impiego di gesso si tratta del supporto degli affreschi decorativi di Catal
Huyuk in Asia Minore, risalente al 9000 a.C..
Il più antico manufatto rinvenuto realizzato con la calce a noi conosciuto è un calcestruzzo usato in
una pavimentazione rinvenuta nel 1985 a Yiftah nella Galilea meridionale (Israele), datato al 7000
a.C.
Questa pavimentazione, che si presenta molto compatta e con una superficie dura e levigata, è
stata realizzata con calce e pietra e collocata su un basamento uniforme di argilla sabbiosa.
Questa scoperta archeologica ha soppiantato il precedente rinvenimento, un terrazzamento di 25
cm di spessore in calcestruzzo di calce grassa rinvenuto a Lepenac Vir, in Serbia, risalente al 5600
a.C.
18. Egizi
Un murale, rinvenuto a Tebe e risalente al 1950 a.C. , mostra invece un primo esempio di malta e
conglomerato a base di calce in Egitto.
La scoperta di un legante a comportamento idraulico, atto cioè a far presa ed indurire anche in
ambiente subacqueo, si fa risalire ai Fenici.
Come è noto essi ebbero una civiltà molto avanzata ed agli stessi si attribuiscono varie invenzioni
come la fusione dei metalli, il primo alfabeto ecc.
Ai fenici si attribuisce la preparazione di malte confezionate con calce aerea e sabbia vulcanica
delle Cicladi.
Cisterne per acqua, intonacate con malte idrauliche, sono state rinvenute a Gelusalemme e si
fanno risalire al regno di Salomone (X Sec. a.C.) e alla mano di operai fenici.
Greci
I Greci usarono ampiamente leganti a base di calce; la conoscenza della tecnologia di produzione e
del loro impiego pervenne loro dalla Civiltà cretese-minoica e successivamente passò agli Etruschi
e ai Romani.
Alcune opere greche del tempo di Erotodo (circa 450-500 a.C.), come l’acquedotto di Argos in
conglomerato di marmo e calce, dimostrano come tale legante fosse allora abbastanza comune.
19. Romani
A Roma, l’impiego di un conglomerato calce-pietre trova prima documentazione nel 300 a.C. con le
opere di Appio Claudio Cieco: l’acquedotto Appio e la Via Appia.
I Romani migliorarono notevolmente la tecnologia di produzione della calce aerea, cocendo calcari
di buona qualità e spegnendo accuratamente la calce viva risultante che, successivamente, veniva
mescolata con sabbia pulita.
Essi conoscevano solo la calce aerea, cioè quella capace di fare presa a contatto con l’aria, mentre
era sconosciuta la calce idraulica, in grado di fare presa anche sott’acqua.
I Romani erano tuttavia in grado di ottenere malte idrauliche aggiungendo all’impasto la pozzolana.
Come i Greci e i Fenici prima di loro, anch’essi non ignoravano che alcuni depositi vulcanici,
quando venivano macinati e mescolati con sabbia e calce aerea, forniscono una malta che
presenta non solo caratteristiche di resistenza meccanica superiori a quelle ottenibili con la sola
calce, ma anche la proprietà di resistere all’azione sia dell’acqua dolce sia di quella marina.
Per formulare le malte idrauliche i Romani impiegarono principalmente tufi vulcanici rossi o
purpurei, rinvenuti in vari punti della zona della baia di Napoli. Poiché la migliore di queste terre
proveniva dalle vicinanze di Pozzuoli, il materiale prese il nome di ‘pozzolana’ (dal latino pulvis
puteolana).
I Romani sfruttarono anche depositi di pozzolana naturale già noti ai Greci, sull’isola di Santos,
oppure la terra vulcanica, di colore scuro, dell’isola di Thera , e, più tardi, i depositi di trass renano,
un tufo vulcanico della Germania meridionale.
Ne deriva che il principale legante del periodo Romano è stato di fatto il ‘calcestuzzo’ una malta
ottenuta con grassello di calce, sabbie, cocciopesto, sabbie pozzolaniche, cocci di mattone cotto,
nelle sue diverse varianti.
Oggi ben conosciamo le ragioni ti tale scelta: la straordinaria capacità di aderenza che si determina
all’interfaccia tra il materiale pozzolanico, naturale e artificiale, e la calce. Dunque, in caso
d’indisponibilità di terra vulcanica, i Romani usavano tegole, mattoni o terraglie cotte, frantumate o
macinate, dagli effetti similmente idraulici.
20. Questa pratica probabilmente precede nel tempo l’uso di materiali vulcanici: vi sono prove che
attestano nella Civiltà minoica di Creta (circa 1700 a.C.) l’uso di aggiungere residui di recipienti
frantumati alle malte di calce per migliorarne la resistenza meccanica, l’impermeabilità e la
durabilità.
La divulgazione della tecnologia dei Romani fu agevolata dalla pubblicazione attorno al 13 a.C. del
‘De architectura’, opera dell’architetto e ingegnere Marco Vitruvio Pollione. Tale opera costituisce
una fonte di informazioni estremamente dettagliata per quel che riguarda modalità di costruzione
romane, ed è considerata de facto il primo esempio al mondo di normativa industriale.
Nel capitolo V, Vitruvio discorre sulla calce (calx) dando testimonianza di una conoscenza
necessariamente empirica, ma certamente valida: ‘Avendo spiegato i diversi generi dell’arena si
dee porre in opera tutta la diligenza intorno alla calce, affinché sia cotta di pietra bianca o di selce
(ndA: significa solo pietra dura); e quella che sarà di pietra più compatta e più dura sarà utile nella
fabbricazione, quella di pietra porosa nell’intonaco. Quando la calce sarà estinta, allora si mescoli
alla materia in guisa, che se l’arena sia fossile (di cava), si confondano tre parti di questa ed una di
calce. Se sarà fluviale o marina, una di queste condue di arena; e così ci sarà giusta proporzione
nel miscuglio. E se nella fluviale o marina si aggiungerà una terza parte di mattone pesto e vagliato,
ciò formerà la composizione della materia ancora migliore per l’uso’.
Le conoscenze dei Romani sulla preparazione delle malte si estesero fin nelle Regioni più lontane
dell’Impero, come dimostra la qualità delle murature scoperte in Inghilterra, che è uguale a quella di
analoghe strutture trovate a Roma.
21. Medioevo
Con la caduta dell’Impero si perdono molte delle capacità produttive fino allora acquisite, ma la
produzione e l’utilizzo della calce sono ancora attestate sia da prove archeologiche sia da fonti
scritte.
Durante il Medio Evo molte delle avvertenze costruttive dei forni prima descritte vennero trascurate
e si ritornò quasi ovunque alla fornace di campagna di tipo verticale, priva di rivestimento in
mattoni, che genera molto ‘incotto’, ossia pietra non calcinata, affondata nel suolo in zone adatte a
utilizzare due livelli di carico, quello della pietra sopra e quello della legna e di scarico della calce
sotto, oppure ancora alla fornace inclinata. In generale comunque si assiste ad un graduale declino
del livello qualitativo delle malte di calce usate in campo edile, che perdurò per tutto il Medioevo.
Nella formulazione delle malte furono sempre più impiegate sabbie sporche e inquinate da argilla,
si abbandonò l’uso della pozzolana vulcanica e del cocciopesto e, infine, si trascurò la tecnica di
costipare adeguatamente le malte e i calcestruzzi confezionati con poca acqua. La conseguenza
della rudimentalità di molte di queste fornaci fu un generale decadimento della qualità della calce.
Solo più tardi, nel XIV secolo, con l’adozione di fornaci ancora intermittenti ma in muratura e a
legna, e nel XVIII secolo, a griglia con carbone, si poté ritornare ai successi qualitativi dell’epoca
romana. In Inghilterra, il declino caratterizza il periodo dei Sassoni e dei Normanni (circa 450-1150
d.C.) come chiaramente è dimostrato dalle costruzioni di quell’epoca, spesso caratterizzate dalla
presenza di malte di erronea composizione e non di rado prodotte con calci mal cotte.
In un’opera di Eugène Emmanuel Viollet-le-Duc, avente per tema l’esame degli edifici costruiti in
Francia, l’Autore giunge alla conclusione che nel corso dei IX, X e XI secolo, si era quasi
completamente persa l’arte di cuocere la calce, in quanto nella messa in opera veniva normalmente
impiegata calce contenente grumi mal cotti, senza l’aggiunta di terracotta macinata.
Dal XII secolo, la qualità della calce, cotta in modo migliore e ben setacciata, riprese a progredire.
22. Dopo il XIV secolo la situazione migliorò ulteriormente, infatti sono state rinvenute malte eccellenti
in cui, all’atto del loro confezionamento, si era presa la precauzione di lavare la sabbia, privandola
dei contenuti di terra e argilla.
Il fenomeno si può assegnare anche al risveglio umanistico, che portò a tradurre e a leggere opere
latine, tra le quali quelle di Vitruvio e Plinio, testi questi che permisero di condurre più correttamente
anche la fabbricazione e l’impiego della calce.
Ulteriori miglioramenti si ebbero nei secoli seguenti, e specialmente nel XVII e XVIII, in relazione
alle diverse novità introdotte nella tecnologia di fabbricazione della calce, con la sostituzione della
legna con il carbone per la cottura e la scoperta di nuove fonti di materiali a comportamento
pozzolanico per la confezione delle malte idrauliche.
In ogni caso nel corso di questi secoli il livello qualitativo generale si mantenne molto variabile e gli
standard raggiunti ai tempi dei Romani non vennero, normalmente, più conseguiti.
23. Ottocento
I metodi dei Romani furono ripresi e fatti rivivere in Francia al tempo dei grandi lavori idraulici
eseguiti nella Reggia di Versailles nel XVIII secolo, in particolare da Loriot, De la Faye, Faujas de
Saint-Fond e, soprattutto, da Rondelet.
Loriot, in una memoria del 1774, riferisce di: ‘Aver scoperto e dimostrato il semplice procedimento
usato dai Romani per conferire alle loro costruzioni quella stabilità che testimoniano ancora, con la
loro durata: la perfetta composizione della malte impiegate’.
Jean Rondelet pubblicò nel 1805 il più autorevole lavoro su questo argomento, il Trattato dell’Arte di
Edificare. Egli esaminò attentamente le costruzioni del tempo dei Romani e intraprese numerosi
esperimenti per concludere che l’eccellenza delle loro malte da costruzione non dipendeva da
qualche segreto nello spegnimento o nella composizione della calce (riferendosi ancora alla calce
aerea), ma dall’estrema cura usata nella miscelazione dell’impasto e nel suo costipamento.
Nello stesso periodo in Gran Bretagna, paese con ampio sviluppo di coste, si comincia ad avvertire
l‘esigenza di produrre leganti idonei a realizzare costruzioni anche in ambiente marino.
Nel 1750 John Smeaton riceve l’incarico di ricostruire il faro di Eddyston, davanti a Plymout e
realizza con originalità la struttura, facendo uso di moduli lapidei incastrati a coda di rondine
impiegando come malta di allettamento calce e trass olandese.
Smeaton scoprì, fortuitamente, che la cottura del calcare contenente impurità argillose produceva
un tipo di calce (calce idraulica) con caratteristiche analoghe a quelle della miscela calce-
pozzolana, con il vantaggio, tuttavia, di non dover usare la pozzolana non disponibile ovunque.
Una volta capito che il meccanismo di reazione della calce idraulica era legato alla presenza di
impurità argillose, cominciarono le sperimentazioni nella cottura di miscele artificiali di calcare ed
argilla.
24. Nel 1796 James Parker brevettò uno speciale tipo di cemento naturale idraulico, detto cemento romano, ottenuto
per calcinazione di noduli di calcare contaminati da argilla (septaria).
Lo stesso processo fu usato in Francia nel 1802.
Nel 1812, il francese Luis Vicat preparò una calce idraulica artificiale calcinando miscele artificiali di calcare e
creta.
Vicat fa la prima distinzione fra la calce idraulica naturale e artificiale: la prima ottenibile per cottura di calcari
argillosi, la seconda di miscele di calcare e argilla.
Vicat fa anche la prima distinzione tra calce idraulica e cemento: qualunque prodotto messo in opera previo
spegnimento deve denominarsi calce idraulica, se senza spegnimento cemento.
Nel 1822 James Frost completò la "ricetta" con del materiale calcareo frantumato.
Bisogna aspettare il 1824 perché un muratore inglese, Joseph Aspdin, arrivasse a perfezionare il processi di
selezione dei calcari e fino a raggiungere quel livello di qualità e di resistenza tramandato fino ai giorni nostri.
E’ da ascrivere alla creatività di Aspdin la scoperta del Cemento Portland, così chiamato perché la massa ottenuta
assomigliava alla roccia dell'isola di Portland. Aspdin mescolò, studiandone attentamente le proporzioni, calcare e
argilla che, cotti in un forno simile a quello usato per la calce, fornirono un legante (in realtà ancora una calce
idraulica) con caratteristiche superiori agli altri fino ad allora sperimentati.
L’impulso decisivo allo sviluppo dei leganti idraulici è stato innescato dall’intuizione di Isaac Charles Johnson che
nel 1845 riuscì a produrre un legante dalle caratteristiche paragonabili all’odierno cemento Portland, portando la
materia prima fino ad incipiente vetrificazione.
Veniva utilizzato a tal fine un particolare forno a fuoco intermittente (chiamato forno Johnson) per compiere il salto
di qualità dagli 850-900°C, sufficienti per ottenere la calce idraulica (alla quale era assimilabile il “cemento”
chiamato Portland da Aspdin), ai circa 1450-1500°C necessari per produrre il vero clinker di cemento.
25. Novecento
In Italia, fu solo negli anni Ottanta del XIX secolo che si andò consolidando, con un ritardo di oltre
quarant’anni rispetto agli altri Paesi europei più avanzati, la conoscenza tecnologica approfondita
per produrre calci idrauliche. I primi forni per produrre tali leganti erano impianti verticali conformati
a bottiglia o a tronco di cono (come il primo stabilimento eretto da Aspdin nel Kent), con
temperature di cottura dell’ordine di 850-900°C e con notevoli dispersioni termiche.
Progressivamente è stata introdotta una serie di innovazioni tecnologiche, consistenti nell’impiego
di combustibile ad alto potere calorifico (carbone e poi derivati del petrolio) in sostituzione della
tradizionale risorsa costituita dal legname e nell’adeguamento dell’involucro del forno alle maggiori
temperature di combustione con il raddoppio delle pareti, che ha portato anche nel nostro paese al
passaggio di produzione da calci idrauliche e cementi. Il cemento si attesta come l’unico e
incontrastato legante da costruzione per buona parte del Novecento La crisi petrolifera degli anni
’70 sottolinea, forse per la prima volta, la fragilità del Portland, perlomeno dal punto di energetico,
per via dell’enorme quantità di risorse necessarie alla sua produzione. Poi dal 2000, parole come
‘Sostenibilità ambientale’ ‘Architettura Ecologica,’ e ‘Conservazione del Patrimonio Culturale’
diventano temi centrali delle agende economiche e politiche dei paesi più sviluppati: la calce si
ripresenta come una delle possibili soluzioni a questi problemi.
La calce oggi
Oggi, la calce, in virtù della minore richiesta di energia in produzione, della salubrità impartita agli
edifici e della completa compatibilità con il costruito storico, si propone a noi, oggi, come il legante
da costruzione del terzo millennio, con quella ‘freschezza’ e ‘capacità di stupire’ che solo un
materiale straordinario può vantare, dopo secoli di duro e infaticabile lavoro.
http://www.forumcalce.it/calce-in-architettura/malte-di-calce
26. Preparazione della calce aerea
La materia prima per la produzione della calce è il calcare, una roccia sedimentaria ricca
di carbonato di calcio (CaCO3) che viene estratta da apposite cave, tipiche quelle delle
Dolomiti. Anche il marmo e altre rocce possono essere usate a questo scopo.
Il materiale, grossolanamente frantumato con diametro dei frammenti nell'ordine dei
centimetri o anche di un paio di decimetri, è introdotto in appositi forni o fornaci dove
viene riscaldato gradualmente a 800-1000°C per poi uscire dal fondo della fornace
nell'arco di una decina di ore. In questa fase avviene una reazione chimica (reazione di
calcinazione) che porta alla liberazione di anidride carbonica e alla produzione
dell'ossido di calcio o calce viva.
Dopo la cottura i frammenti di pietra riducono il loro peso di circa il 40% a causa degli
atomi di carbonio e ossigeno perduti, ed assumono una consistenza porosa. Inoltre il
comune colore grigio del calcare viene perso e le pietre diventano per lo più bianche.
Esse costituiscono la calce viva che commercializzata così com'è oppure ridotta in
polvere, deve essere conservata in recipienti perfettamente ermetici, poiché è molto
igroscopica.
Per ottenere la calce idrata, o calce spenta, il materiale deve subire la reazione di
spegnimento associata a due effetti macroscopici evidenti: un violento rilascio di calore
e la disgregazione della pietra per l'effetto espansivo della trasformazione da ossido ad
idrossido di calcio. Lo spegnimento può essere condotto in due maniere differenti, per
aspersione o per immersione.
28. I leganti idraulici sono ingredienti attivi di materiali inorganici finemente macinati
che, mescolati con acqua, formano una pasta che indurisce, o "fa presa" a seguito di
reazione chimiche che avvengono durante i processi di idratazione.
Sono leganti idraulici la calce idraulica, il cemento e il gesso.
La proprietà di indurimento è dovuta alla presenza di una serie di composti (silicati,
alluminati, e ferriti di calcio) capaci di reagire con l'acqua dando luogo a prodotti idrati
insolubili o scarsamente solubili e dotati di proprietà cementanti, o meglio di proprietà
idrauliche.
29. LA CALCE IDRAULICA
La calce idraulica è un legante idraulico che può far presa ed indurire anche se
immersa in acqua.
A differenza della calce aerea, la presa può avvenire anche in assenza di aria ed è
quindi adatta per la preparazione di manufatti subacquei come i moli marittimi.
Nell'antichità venivano usati calcari marnosi, cioè contenenti quantità intorno al 25% di
argilla, cotti in forni che potevano arrivare ed una temperatura massima di circa 1000
gradi.
Il prodotto ottenuto in cottura dalla fusione del calcare con l'argilla fu chiamato dai
romani calce idraulica, perché era una malta che aveva come caratteristica la possibilità
di indurire sia all'aria aperta che sott'acqua (idro).
Da non confondere assolutamente con la calce idrata, in quanto appartengono a due
famiglie diverse.
La calce che tutti conosciamo ( calce idrata, calce viva, calce spenta, grassello di calce)
e che si usa in edilizia e in agricoltura è data dalla cottura di sabbie calcaree pure,
appartiene alla famiglia dei leganti aerei, cioè non ha la capacità di indurire sott'acqua.
La calce idraulica invece appartiene alla famiglia dei leganti idraulici, cioè alla
famiglia dei cementi.
30. Infatti oltre ad essere chiamata calce idraulica viene comunemente detta cemento
povero. Infatti ne ha tutte le caratteristiche sia di struttura che di resistenza.
Un laboratorio moderno riuscirebbe a malapena a distinguere una sacchetto di calce
idraulica da uno di cemento.
Le uniche due cose in cui si differenziano sono il tempo di cottura e la quantità di argilla
contenuta nell'una e nell'altra.
I tempi di cottura vanno dalle 36 ore circa a 1000 gradi della calce idraulica naturale ai
45 minuti circa a 1450 gradi per il cemento.
Le quantità di argilla invece vanno dal 20-22% per la calce idraulica ai 25-27% per il
cemento.
Oggi si possono ottenere calci idrauliche naturali anche dalla cottura di calcari silicei
anziché argillosi, sicuramente questo metodo è molto più rapido ed economico,
consente di ottenere un prezzo di mercato più abbordabile ma ha anche dei contro.
In particolare ha l'handicap della silice contenuta nella sabbia silicea usata al posto dei
calcari marnosi in cottura, e che quindi troveremo nel prodotto finito.
La presenza di quest'ultima obbliga ad uno smaltimento come rifiuto pericoloso o
speciale del materiale e ad una protezione minuziosa dei lavoratori esposti.
Una calce idraulica utilizzata in tempi storici è quella di Marèndole, proveniente dalla
Scaglia rossa veneta (calcari argillosi rossastri ben stratificati a frattura scagliosa -
Cretacico sup.- Eocene inf.) e citata dal Palladio nel primo de I quattro libri
dell’architettura (Venezia 1570): "Si cavano nei monti di Padova alcune pietre scagliose,
la calce delle quali è eccellente nelle opere che si fanno allo scoperto e nell’acque:
perciò che presto fa presa e si mantiene lungamente."
32. In edilizia con il termine cemento, o più propriamente cemento idraulico, si intende una
varietà di materiali da costruzione, noti come leganti idraulici, che miscelati con acqua
sviluppano proprietà adesive (proprietà idrauliche).
La pasta cementizia o boiacca, cemento più acqua, viene impiegata come legante in
miscela con materiali inerti come sabbia, ghiaia o pietrisco.
1. Nel caso in cui la pasta di cemento si misceli con un aggregato fino (sabbia) si ha la
malta di cemento;
2. nel caso in cui alla pasta di cemento si uniscono aggregati di diverse dimensioni
(sabbia, ghiaietto e ghiaia), secondo una determinata curva granulometrica, si
ottiene il calcestruzzo;
3. nel caso in cui il calcestruzzo viene accoppiato con un'armatura costituita da tondini
di acciaio, opportunamente posizionati, si ha il calcestruzzo armato (comunemente
indicato con il nome di cemento armato). Con la normativa del 1971 prende il nome
di conglomerato cementizio armato.
33. Esistono diversi tipi di cemento, differenti per la composizione, per le proprietà di
resistenza e durevolezza e quindi per la destinazione d'uso.
Dal punto di vista chimico si tratta in generale di una miscela di silicati di calcio e
alluminati di calcio, ottenuti dalla cottura ad alta temperatura di calcare e argilla oppure
di marna (in questo caso si parla di cementi naturali).
Il materiale ottenuto denominato clinker di Portland, viene finemente macinato e
addizionato con gesso nella misura del 4-6% con la funzione di ritardante di presa
(ettringite primaria).
Tale miscela è commercializzata col nome di cemento Portland; questo una volta
miscelato con acqua si idrata e solidifica progressivamente.
Il cemento Portland è alla base di quasi tutti i tipi di cemento attualmente utilizzabili in
edilizia. L'unico che fa eccezione è il cemento alluminoso, che però non è preso in
considerazione dalla UNI EN 197-1.
Dal cemento Portland miscelato con le varie aggiunte disponibili sul mercato in
proporzioni variabili ma fissate dalla suddetta norma si ottengono tutti gli altri tipi e
sottotipi di cemento.
34.
35. Il cemento Portland
Il cemento Portland è il tipo di cemento più utilizzato, ed è usato come legante nella
preparazione del calcestruzzo.
Il cemento Portland è il prodotto che si ottiene dalla macinazione del clinker, con
l'aggiunta di gesso nella quantità necessaria per regolarizzare il processo di idratazione
e quindi di presa. L'analisi microscopica eseguita su pezzi di cemento scorificato ha
rilevato la presenza di quattro componenti principali e precisamente:
l'alite (silicato tricalcico), la
belite (silicato bicalcico), la
celite (alluminato tricalcico)
la brownmillerite (alluminato
ferrito tetracalcico).
Fu inventato nel 1824 in
Inghilterra dal muratore
Joseph Aspdin e deve il
nome alla somiglianza
nell'aspetto con la roccia di
Portland, un'isola nella
contea di Dorset
(Inghilterra).
36. Le fasi del processo per la produzione del cemento sono le seguenti:
1. Estrazione materie prime
2. Controllo caratteristiche materie prime
3. Frantumazione
4. Preomogeneizzazione
5. Essiccazione e macinazione materie prime per produzione della miscela cruda
("farina")
6. Controllo caratteristiche della farina
7. Deposito e omogeneizzazione della farina
8. Preparazione dei combustibili
9. Cottura clinker
10. Controllo caratteristiche del clinker
11. Deposito clinker
12. Deposito costituenti e additivi
13. Controllo caratteristiche dei costituenti
14. Deposito additivi cromoriducenti
15. Macinazione cemento
16. Controllo caratteristiche dei cementi prodotti
17. Deposito nei silos dei cementi
18. Insaccamento
19. Controllo di conformità del cemento CE
20. Spedizione sfuso e sacchi.
38. I cementi Portland speciali sono cementi che si ottengono allo stesso modo del Portland,
ma che hanno caratteristiche differenti da questo a causa della diversa composizione
percentuale dei componenti:
Portland ferrico (Il Portland ferrico è un particolare tipo di Portland caratterizzato da un
modulo dei fondenti pari a 0,64, e si ottiene infatti introducendo ceneri di pirite o minerali
di ferro in polvere.
Ciò significa che questo cemento è molto ricco di ferro e precisamente che presenta un
numero uguale o pressoché uguale di atomi di ferro e di atomi di alluminio).
Cementi bianchi (Contrariamente ai cementi ferrici, i cementi bianchi hanno un modulo
dei fondenti molto alto, pari a 10. Essi conterranno dunque una percentuale bassissima
di Fe2O3 ma anche di manganese.
Il colore bianco è dovuto appunto alla carenza di ferro che conferisce un colore
grigiastro al Portland normale ed un grigio più scuro al cemento ferrico).
Cementi colorati (si ottengono miscelando cemento bianco con un pigmento colorato.
È importante che il pigmento non contenga sostanze nocive sia per l'idratazione del
cemento che per la durabilità del calcestruzzo).
Cementi di miscela (si ottengono aggiungendo al cemento Portland normali altri
componenti come la Pozzolana o la loppa. L'aggiunta di questi componenti conferisce a
questi tipi di cementi nuove caratteristiche rispetto al Portland normale).
39. Cemento pozzolanico
La pozzolana è una fine cenere vulcanica estratta tradizionalmente a Pozzuoli, sulle
falde della Solfatara, ma anche in diverse altre regioni vulcaniche. Già Vitruvio
descriveva quattro tipi di pozzolana: nera, bianca, grigia e rossa.
Miscelata con la calce (in rapporto due a uno) si comporta come il cemento pozzolanico
e permette di preparare una buona malta, in grado di fare presa anche sott'acqua.
Questa proprietà consente un impiego innovativo nella realizzazione di strutture in
calcestruzzo, come avevano già ben compreso i Romani: l'antico porto di Cosa fu
realizzato in pozzolana miscelata con calce appena prima dell'uso e gettata sotto
l'acqua, probabilmente utilizzando un lungo tubo per depositarla sul fondo senza
disperderla nell'acqua di mare. I tre moli sono ancora oggi visibili, con la parte
subacquea ancora in buone condizioni dopo 2100 anni.
La pozzolana è una pietra a natura acida, molto reattiva poiché molto porosa ed
ottenibile a basso costo. Un cemento pozzolanico contiene all'incirca:
45-89% di clinker Portland
11-55% di pozzolana
2-4% di gesso
Poiché la pozzolana reagisce con la calce (Ca(OH)2), si avrà una minor quantità di
quest'ultima. Ma proprio perché la calce è il componente che viene attaccato dalle
acque aggressive, il cemento pozzolanico sarà più resistente all'azione di queste.
Inoltre, siccome Ca_3OAl2O3 è presente soltanto nella componente costituita dai clinker
Portland, la gettata del cemento pozzolanico svilupperà un minor calore di reazione.
Inoltre un minor tenore di alluminato tricalcico garantisce una maggiore resistenza
all'attacco solfatico. Questo cemento è dunque utilizzabile in climi particolarmente caldi
o per gettate di grandi dimensioni o quando si è in presenza di acque aggressive o
46. Il gesso in geologia, è una roccia sedimentaria di origine evaporitica, il cui costituente
principale è dato dall'omonimo minerale, formato principalmente da solfato di calcio
biidrato, eventualmente presente il carbonato di calcio e/o l'argilla.
L'origine di tale roccia è discussa, ma prevede la precipitazione del solfato di calcio
attraverso l'evaporazione dell'acqua marina: il gesso deriva dalla trasformazione per
evaporazione di sali marini quali l’anidrite (salgemma), calcite ed aragonite.
Il materiale di partenza per la produzione del gesso è costituito dalla pietra da gesso la
quale viene dapprima frantumata, quindi inviata ai forni di cottura ove subisce la
disidratazione (perdita di acqua) che conferisce al prodotto finito le proprietà leganti, ed
infine, setacciata ed omogeneizzata.
Il gesso è un minerale tenero, di grado 2 nella Scala di Mohs composto da solfato di
calcio biidrato, principale costituente dell'omonima roccia.
Il gesso usato nella scultura e nell’edilizia, detto anche scagliola è costituito da solfato
di calcio emiidrato.
Altri gessi colorati sono composti da materiali diversi in funzione del colore.
L’Italia è ricca di giacimenti, tra cui si possono elencare quelli lungo il lago d’Iseo, del
versante adriatico, dell’Appennino Emiliano e Marchigiano e in Sicilia.
I giacimenti di gesso naturale si sono formati soprattutto in seguito a deposito dell’acqua
dei mari, delle lagune o anche dei laghi; infatti il solfato di calcio è uno dei sali contenuti
in maggior quantità nelle acque marine.
50. Le origini del gesso
Il gesso come materiale da costruzione accompagna fin dalle origini la storia
dell’architettura.
Le popolazioni più antiche come i Babilonesi, i Caldei,gli Egiziani, i Fenici e i Persiani,
conoscevano bene l'arte del gesso, il cui utilizzo si sviluppo con la civiltà Cretese
Micenea e,successivamente con quella Greca classica e con quella Romana.
I romani, pur preferendo come legante, le calci e le pozzolane, fecero ampio uso del
gesso come intonaco di supporto a pitture e come materiale per la realizzazione di
stucchi decorativi.
Le prime notizie sul gesso risalgono al 300 a.C., a opera del greco Teofrasto che nei
suoi scritti cita la selenite avvisando di non manipolarne l’impasto durante la presa, a
causa del forte calore che sprigiona.
Il gesso era però già conosciuto e impiegato dagli antichi egizi, da solo o mescolato con
calce: esso è stato rinvenuto, tra l’altro, nella Piramide di Cheope (2500 a.C.), sotto
forma di malta.
I romani chiamarono questo materiale selenites o gypsum e lo usarono soprattutto per
farne calchi o stucchi. L’architetto romano Vitruvio, vissuto nel I secolo a.C., nella sua
opera intitolata De Architectura, che costituisce uno dei più importanti documenti delle
tecniche costruttive romane, distingue gli stucchi in opus marmoratum, a base di calce e
polvere di marmo, e in opus albarium, a base di gesso.
51. Le scoperte archeologiche hanno evidenziato infatti la presenza di intonaci e
decorazioni in gesso risalenti fino a 7000 anni a.C. e la stessa pietra è stata
frequentemente utilizzata direttamente per la costruzione di edifici.
Da oltre cinquemila anni la pietra da gesso fornisce un materiale di indubbia utilità nel
campo dell’edilizia dove fu impiegata prima ancora della calce aerea, come è stato
dimostrato da dati raccolti e dall’esame di opere e di oggetti risalenti a popoli di civiltà
antichissima, quali gli Egizi.
Gli intonaci delle pareti delle loro tombe, il fasciamento o l’involucro di corpi umani dopo
la loro mummificazione, le custodie per i corpi mummificati, gli svariati ninnoli – vasetti,
statuette, idoli ed altre minute cose decorative fatte con il gesso crudo o cotto – ci
rivelano come fino da quell’epoca fosse estesamente utilizzata la pietra da gesso.
Da un’analisi fatta sul materiale della famosa piramide di Cheope si è desunto che la
malta cementizia contiene l’83 % di gesso, ciò che costituisce un’eloquente prova della
conoscenza e dell’uso di questo materiale come prodotto perfezionato e tecnicamente
adoperato.
L’origine del gesso ricavato dalla cottura della pietra risale ad un’epoca anche più
remota di quella egizia.
Infatti, la perfezione nella preparazione e nell’uso del gesso presso gli Egizi fanno
pensare che si tratti sicuramente di una tappa molto avanzata di una marcia iniziata in
tempi più lontani, che era andata man mano adeguandosi al progressivo sviluppo di
questo materiale di cui la civiltà egizia ci ha tramandato eloquenti prove.
52. Che l’uso della pietra da gesso con relativi prodotti, dall’Egitto passasse alla Grecia, non
è ben chiaro, ma si sa per certo che i Romani appresero ben presto i segreti della
lavorazione del gesso e che fino al 300 a.C. lo adoperarono oltre che nell’edilizia, come
malta affine alla calce, anche per decorazioni e per elementi architettonici di vario tipo.
Si ha conferma di queste applicazioni oltre che nelle opere di Giovene, Plinio e Vitruvio
anche dai resti di antichi monumenti riapparsi alla luce a Ercolano, Pompei, Roma ed
altri Paesi dove il linguaggio di questa civiltà potè esprimersi.
Nell’Albarim opus di Plinio si rivela che l’arte della decorazione in stucco e scagliola
aveva raggiunto un elevato grado di perfezione.
Il gesso trovò anche applicazione come lastre trasparenti e venne usato, nei tempi in cui
il vetro era ancora sconosciuto, per la fabbricazione di finestre in molti templi gotici e
bizantini ed in varie abitazioni signorili. Tali lastre vennero denominate Seleniti, dai
Greci, perché la luce attraversandole sembrava quella della luna (in greco luna si dice
selene).
Di questi esemplari se ne conservano ancora, ed uno fra tanti è costituito dalle finestre
del cortile di Pilato nella chiesa di Santo Stefano a Bologna (oggi rinnovate con altra
selenite perché quella secolare era consumata dall’azione del tempo).
Dopo l’epoca romana la conoscenza della trasformazione ed utilizzazione della pietra da
gesso è andata perduta e bisogna giungere al 1200 per ritrovare in Italia i segni dei primi
tentavi dell’impiego del gesso come materiale per stucco e da costruzioni.
In Germania però, fino al VII secolo d.C., il gesso venne impiegato come materiali
idraulico e da impiantiti, ed a Walhenried, sempre Germania, esiste un rudere di castello
gotico, di oltre mille anni, fatto di questo gesso ad alta resistenza.
53. Durante la ristrutturazione della cattedrale di Notre Dame di Parigi sono venute alla luce
lastre in gesso per muratura risalenti al terzo secolo d.C. L’impiego comune delle lastre
di gesso per la realizzazione di pareti risale sempre a Parigi all’inizio del XVIII secolo.
Attualmente il settore edile è quello che utilizza in maniera maggiore i prodotti del gesso,
in forma pura o associata ad altri materiali inerti o additivi chimici. Si va dalla produzione
di calcestruzzi armati, a blocchi in calcestruzzo da costruzione, alla produzione di lastre
di rivestimento. Con i prodotti in polvere si preparano intonaci, stucchi e sottofondi per
pavimenti.
In Italia, nel bolognese, l'impiego del gesso in blocchi è stato utilizzato nelle fondamenta
delle torri. La prima cinta muraria di Bologna fu costruita con grandi blocchi di gesso,
posati a secco.
Nella Vena romagnola l'impiego del gesso ricorre soltanto nell'edilizia privata. L'uso della
roccia gessosa nella fabbricazione di case è confermato in documenti del 1400. Famoso
l'esempio del borgo dei Crivellari e di Tossignano, dove le fondamenta sono ricavate
direttamente nella roccia gessosa. Anche a Brisighella, il gesso era il materiale per la
costruzione delle abitazioni, la polvere di gesso impastata con acqua sostituiva la
calcina nell'intonaco esterno sui blocchi di gesso a protezione delle intemperie.
L'abbondanza del materiale nella vallata del Lamone ne faceva anche merce da
esportazione, in particolare a Faenza e a Ravenna.
Ancora oggi nella Vena sono presenti numerose abitazioni rurali costruite in gesso ed
abbandonate in vari periodi, soprattutto nel corso della prima metà del '900.
54. Ciò che distingue il gesso da altri leganti o manufatti edilizi è il fatto che la sua
traformazione richiede temperature e quantità di calore facilmente ottenibili con mezzi
oltremodo artigianali.
A soli 140° infatti si ottiene il cosidetto gesso emidrato.
Il forno tradizionale a fiamma diretta era costituito infatti da un cumulo realizzato con
strati alternati di pietre da gesso e di combustibile do orgine vegetale od animale,al
quale veniva dato fuoco, in analogia con quanto avveniva tradizionalmente per la
produzione del carbone da legna. Il prodotto così ottenuto consisteva: per il 20-40% di
emidrato, per il 45-75% di surcotto e per il rimanente 5-15% di non cotto.
Il gesso minerale è presente in natura in due forme stabili: il solfato di calcio biidrato
chiamato anche pietra da gesso, e il solfato di calcio anidro comunemente chiamato
anidrite naturale.
Entrambe queste forme possono presentare aspetti e caratteristiche molto variabili, a
seconda delle condizioni di formazione e delle impurità contenute.
55. Per l'impiego il gesso cotto viene macinato finemente, parzialmente raffinato e
insaccato.
I gessi da costruzione che si trovano in commercio sono costituiti da gesso semidrato o
da anidrite solubile o da una miscela di essi.
Per l'impiego in locali abitativi umidi sono da usare prodotti di gesso idrorepellenti.
Caratteristiche
• possiede buon potere adesivo ed è facilmente lavorabile;
• non si ritira e può essere lavorato senza inerti (presenta un aumento di volume del
0,3-1,5%, quindi trascurabile in edilizia);
• permette di ottenere superfici fini e lisce;
• è resistente al fuoco, termoisolante e fonoisolante;
• è molto sensibile all'ammoniaca, non può quindi essere usato in stalle e allevamenti;
• corrode le superfici di acciaio non protette e diventa molle se assorbe umidità (tranne
l'idrorepellente).
Usi
• produzione di stucchi da interno
• per intonaci di fondo e intonaci lisci di pareti interne;
• lastre di gesso massiccio per pareti divisorie leggere;
• lastre composite per isolamento fonico e isolamento termico;
• lastre di cartongesso per pareti divisorie, rivestimenti fonoisolanti e termoisolanti,
rivestimenti resistenti al fuoco e controsoffitti;
• sotto fondi flottanti (anidrite) per pavimenti (autolivellante).
59. Nell’edilizia moderna la presenza del cemento è pervasiva, in forma diretta o nella
produzione del calcestruzzo, principale materiale per le strutture portanti degli edifici. Il
gesso ha un ruolo fondamentale nella produzione del cemento Portland, il più
importante e diffuso anche perché è la base legante del calcestruzzo.
In genere il gesso nella produzione del cemento Portland non viene utilizzato come
conglomerato, ma è mescolato in polvere alla sabbia (clinker) in misura funzionale al
risultato che si vuole ottenere. Il compito del gesso è infatti quello di regolare i tempi di
presa in base alla classe di resistenza a compressione voluta.
Il campo artistico è forse il primo ambito nel quale è stato utilizzato il gesso. Con esso si
producevano già in antichità materiali per il disegno artistico. Altri utilizzi sono nella
produzione di calchi e modelli per scultura e architettura e di decorazioni a stucco di
facciate ed interni.
60. SELENITE
La selenite è una particolare varietà di gesso cristallino (gesso secondario), chimicamente solfato di
calcio biidrato (CaSO4·2H2O), che ha la particolarità di depositarsi in strati.
Si trova in natura in forma di scaglie, trasparenti traslucide che vengono attraversate dalla luce, questa
caratteristica da origine al suo nome, infatti grazie all'utilizzo che i Greci ne fecero per la fabbricazione di
lastre trasparenti che avessero funzione di vetro, ancora sconosciuto, la luce che lasciava trasparire era
simile a quella della luna (σεληνη selene in greco). Per questo motivo è conosciuta anche con il nome di pietra
di luna.
Anche in epoca romana venne usato come materiale da costruzione per le finestre con il nome di lapis
specularis quando la fabbricazione del vetro piano era ancora sconosciuta.
In Italia la selenite è molto diffusa nel territorio
emiliano-romagnolo dove esiste un'area di
estrazione all’interno del Parco Regionale della Vena
del Gesso Romagnola. A Bologna il paesaggio
circostante è dominato da colline di gesso/selenite le
cui numerose cave hanno rifornito del prezioso
minerale la città, che se ne è servita già dal periodo
della dominazione romana.
Esiste un'altra area di estrazione della selenite
in Sicilia.
La più elevata concentrazione di cavee di lapis
specularis in epoca romana è stata identificata
in Spagna nei pressi della città di Segobriga, ma
anche la Tunisia, Cipro e la regione della
Cappadocia in Grecia venivano sfruttate per
l’estrazione del prezioso prodotto. Plinio visitò le
cave spagnole e ne parlò ampiamente nella sua
operaNaturalis historia.
Scaglia di selenite
61. Un cristallo di selenite. Il campione è stato raccolto nel lago Torrens, un lago salato, oggi
completamente prosciugato, dell'Australia Meridionale.
62. Una caratteristica, della selenite a grandi cristalli, che ebbe in passato un’importanza
enorme, oggi difficilmente immaginabile, è la trasparenza, unita, come già detto, alla
facile sfaldatura che permette di ottenerne senza alcuna difficoltà lastre sottili piane
(spesso anche di dimensioni relativamente grandi) che ne favorì l’uso già in epoca
repubblicana come specularia.
La pietra speculare [lapis specularis vale a dire la nostra selenite s.s.] era usata dai
Romani come “vetro” alle finestre: le finestre dovevano essere a riquadri legati conlistelli
di legno o con piombo o con piombo e stagno. Infatti la selenite s.s., si ritrova
(eccezionalmente) anche in cristalli molto lunghi (sino a 70-100cm), ma con una
larghezza modesta (che raramente supera i 15-20 cm).
Quando nel I secolo d. C. vennero realizzati i primi vetri piani la selenite cadde
rapidamente in disuso.
La selenite ebbe largo impiego anche nelle costruzioni del XI-XIII secolo quale sistema
di isolamento dalla risalita capillare dell’acqua dal terreno.
Nelle poche case d’epoca che ci restano – tutte più volte rimaneggiate, talora anche
pesantemente – si possono osservare blocchi di selenite interposti tra le colonne in
legno e il suolo.
La selenite veniva usata, forse con la stessa funzione, anche in strutture in cotto.
Questa pietra ha una bassa porosità, ma soprattutto ha i pori non comunicanti tra loro: la
risalita capillare che porta al deperimento delle strutture sovrastanti, specie se in legno,
è quindi o scarsa o nulla.
63. Bologna. Questi massi ciclopici in selenite, provenienti dalle cave di Monte Donato, furono utilizzati come pietre di sostruzione di un
tempio romano, forse in legno e lastre in terracotta, situato in prossimità dell’attuale via Porta di Castello. Vennero poi reimpiegati,
forse già alla fine del IV secolo, nelle mura di cinta della cittadella alto-medievale. I massi – forse di scavo, ma correttamente
riposizionati - hanno direzione est-ovest e facevano quindi parte della muraglia settentrionale dell’oppidum. Si trovano tra le vie Porta
65. La costruzione delle torri a Bologna era molto onerosa,
nonostante l'utilizzo di servi della gleba.
La pianta di una torre era quadrata con fondazioni
profonde dai cinque ai dieci metri, consolidate con pali
conficcati nel terreno ricoperti di ciottoli e calce.
La base della torre veniva poi costruita con grossi
blocchi di selenite ed il resto della costruzione veniva
innalzato con muri via via più sottili e leggeri procedendo
verso l'alto, realizzati in muratura "a sacco", ovvero con
un muro interno molto spesso ed uno esterno più sottile:
la cavità veniva poi riempita con pietre e malta.
Si lasciavano in genere nei muri esterni dei fori per il
sostegno delle impalcature ed anche dei grandi incavi in
selenite per rivestimenti e costruzioni aeree successive,
generalmente in legno.
La costruzione di una torre alta 60 metri, a titolo di
esempio, richiedeva da un minimo di 3 a un massimo di
10 anni di lavori.
Bologna, Torre Garisenda a sinistra e Torre Asinelli a destra)
66. La torre Garisenda che si ritiene sia stata
costruita verso il 1110 da Oddo Garisendi. E’ oggi
alta 47,50 metri, ma l’altezza doveva essere
prossima ai 60 metri.
A causa di un cedimento del sottosuolo la torre si
inclinò, probabilmente, poco dopo la sua
costruzione. Ai tempi di
Giovanni da Oleggio, governatore di Bologna per
conto dei Visconti (1350-1360), venne abbassata
di circa 12 metri. La sua pendenza attuale è di
circa 3,22 metri in direzione est-sud-est. Come le
altre torri bolognesi rimaste ha pianta quadrata con
i lati di circa 8 metri. La base è una costruzione a
sacco realizzata con una doppia cortina di massi di
selenite riempita da un conglomerato di ciottoli di
fiume e calce: lo spessore del muro, alla base, è di
2,35 metri e si porta a 1,95 metri in cima. Il
bugnato di selenite visibile sulla scarpata fu
“incollato” ai blocchi originali portanti, anch’essi in
selenite, durante un restauro avvento tra il 1887 e il
1889: le scanalature tra le lastre sono di pura
invenzione e volte a migliorare l’estetica del
monumento secondo il gusto dell’epoca: un tempo
i massi erano rigorosamente a filo per impedire la
scalata alla torre. Sopra la scarpata in selenite,
coronata da un toro sempre in selenite, i lati della
torre si riducono a circa 7 metri. Da qui in poi la
torre procede, sempre con struttura a sacco, in
cotto. La porta architravata in selenite, sul lato di
ponente, non è coeva alla torre, ma fu aggiunta in
un momento successivo.
Le torri fino a ché svolsero la loro funzione offensiva-difensiva non ebbero porte, ma piccole porte-finestre.
