I leganti

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I leganti

  1. 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
  2. 2. INTRODUZIONE
  3. 3. IL LEGANTEIl 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 raggiungereunelevata resistenza meccanica.Queste sostanze cementanti vengono utilizzate in edilizia per il confezionamento diconglomerati 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 lindurimento, 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 lindurimento si prolunga in un arco di tempo non definito.I leganti sono dei materiali da costruzione impiegati allo scopo di legare e cementarealtri materiali (pietre, blocchi, laterizi... etc.): impastati con acqua ed eventualmente inmiscela con sabbia e/o ghiaia e pietrisco forniscono una massa plastica che una voltaindurita è in grado di sviluppare, nel tempo resistenze meccaniche talvolta anche assaielevate.
  4. 4. I leganti si dividono in due grandi categorie:1.Leganti organici 1. leganti aerei: fanno presa con acqua ed induriscono a2.Leganti inorganici contatto con laria(Calce, Cemento, Gesso) 2. leganti idraulici: fanno presa ed induriscono a contatto con acqua.
  5. 5. A. LEGANTI ORGANICI
  6. 6. B. LEGANTI INORGANICILegante inorganico: materiale inorganico che impastato con acqua forma una massaplastica che serve a collegare vari materiali usati in un manufatto e che, aderendo adessi ed indurendo, forma un insieme monolitico atto a resistere a sollecitazionimeccaniche.Un legante può essere aereo o idraulico a seconda che il processo di presa ed ilprocesso di indurimento avvengano solamente in ambiente sub-aereo oppureanche in ambiente subacqueo. La calce è un tipico legante aereo; la calce idraulica eil cemento sono tipici leganti idraulici. Inoltre c’è il legante idraulicizzato.I leganti aerei possono indurire soltanto in aria: a questa categoria appartengono ilgesso e la calce. Sono impiegati, mescolati con acqua e sabbia, per la produzione dimalta da intonaco.I leganti idraulici induriscono anche in acqua e induriti resistono al contatto conl’acqua: sono leganti di questo tipo la calce idraulica e il cemento Sono destinatisoprattutto alla produzione di calcestruzzo aggiungendo l’aggregato più grosso (ghiaia opietrisco) agli atri ingredienti.I leganti idraulicizzati
  7. 7. • Calce: legante aereo – legante idraulico • Cemento: legante idraulico Leganti • Calce + Pozzolanainorganici • Calce + Terracotta macinata leganti idraulicizzati • Calce + Caolino cotto • Gesso: legante idraulico
  8. 8. Le malte e i calcestruzzi rappresentano dal punto di vista quantitativo, i materiali piùimportanti nel campo delle costruzioni.Tanto le malte quanto i calcestruzzi vengono prodotti miscelando e processando iseguenti ingredienti principali: acqua, legante, e aggregati o inerti.Se la dimensione massima dell’aggregato non supera i 5 mm, se si impiega cioè lasabbia come ingrediente lapideo, il materiale risultante prende il nome di malta; se,invece, la dimensione massima dell’aggregato supera i 5 mm il conglomerato risultanteè chiamato calcestruzzo.Ne deriva pertanto, che il calcestruzzo può essere di fatto considerato come una maltaalla quale venga aggiunto un certo quantitativo di aggregato grosso.
  9. 9. StoriaI primi leganti derivati da processi di calcinazione di pietre naturali, chiamatigenericamente cementizi, sono il gesso e la calce aerea.La loro scoperta fu probabilmente coeva e si può immaginare che abbia la stessaorigine 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 dellatemperatura di cottura più bassa, è probabile che questo abbia trovato inizialmente unamaggiore applicazione.Lutilizzo 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 murariin conci di pietra.I Romani inizialmente impiegavano come legante prevalentemente la calce aerea. Finoa quando il legante della malta era costituito soltanto dalla calce aerea, lindurimento delcalcestruzzo avveniva con estrema lentezza, poiché il consolidamento di una malta abase di calce è dovuto alla reazione dellidrossido di calcio con lanidride carbonicapresente nellaria, con la successiva produzione di carbonato di calcio.A partire dal I secolo a.C. i Romani iniziarono a sostituire la sabbia costituente la maltacon 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, senzacontatto con laria, consentendo la produzione di leganti ad alta resistenza e rapidoindurimento.
  10. 10. Con il risveglio umanistico, soprattutto dopo il XIV secolo, si tradussero e si rilessero itesti latini di Plinio il Vecchio e di Vitruvio.È del 1511 la riedizione del De Architectura curata da un domenicano, GiovanniMonsignori (Fra Giocondo). A questa seguirono numerosissime altre traduzioni, checontribuirono a chiarire il segreto del costruire secondo i Romani. Così, soprattutto inFrancia del Settecento, si riscoprì larte del ben costruire opere secondo le conoscenzeromane.In epoca rinascimentale si rifanno a Vitruvio ed al costruire romano, architetti come LeonBattista Alberti e Andrea Palladio. Questultimo nel 1570 descrive nel Trattato diArchitettura, Libri 4”,Venezia, lesistenza di una calce, calce nigra, ottenuta per cottura diuna pietra calcarea originaria del padovano, contenente impurità argillose, concaratteristiche idrauliche.In questo continuo avvicinamento allodierno cemento, vi fu la scoperta rivoluzionariadella calce idraulica da parte dellingegnere 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 contenenteuna discreta quantità (circa 11%) di impurezze argillose. La scoperta della calceidraulica segna il passaggio dal calcestruzzo romano a quello moderno, giacché glisperimentatori, con lausilio della scienza chimica appena nata con Lavoisier, sono ingrado di governare un nuovo processo di sintesi che porterà prima alla calce idraulicaartificiale, poi al moderno cemento Portland. Una volta scoperto che le impurità di silicee allumina presenti nellargilla che accompagnano alcuni calcari sono responsabili dellaformazione dei silicati ed alluminati di calcio, capaci di indurire sottacqua, iniziarono lesperimentazioni nella cottura di miscele artificiali di calcare e argilla a temperatura
  11. 11. Nel 1756 il Presidente della Royal Societybritannica affidò allingegnere civile ingleseJohn Smeaton (Whitkirk, Leeds, 1724-1792) lincarico della costruzione di unnuovo faro ad Eddystone Rock.La torre venne assemblata dapprima sullaterraferma, poi smontata e riassemblatasul posto. I lavori furono ultimati enellottobre del 1759 il nuovo faro fuinaugurato.La torre di Smeaton fu il primo farocostruito con successo su uno scoglio inmare aperto, e si ricorda come una dellepiù importanti opere ingegneristiche delXVIII secolo. Dopo 120 anni di servizio,furono notate delle crepe nello scoglio sucui poggiava il faro, e ci si rese conto chelacqua lo stava erodendo da sotto,ponendo la torre in pericolo di crollo. Il farofu smontato nel 1870 e ricostruito sullaterraferma a Plymouth, dove, restaurato, ètuttora visitabile. Sul posto è rimasto ilbasamento, circa 1/3 dellaltezzacomplessiva, che è ancora visibile accantoal faro attuale.
  12. 12. Soprattutto in Inghilterra ed in Francia, tra la fine del Settecento e linizio dellOttocento,fiorirono invenzioni, brevetti ed iniziative industriali che portarono alla produzione deiprimi 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 concrezionimarnose contenute nelle argille del Tamigi, mentre nel 1800 Lesage ottiene un materialeidraulico di alta resistenza calcinando i ciottoli calcarei di Boulogne sur Mer.Generalmente lo spartiacque tra la calce idraulica di Smeaton e il cemento Portlandrealizzato viene fissato al 1818, allorché lingegnere francese L. J. Vicat, definisce laformula della calce idraulica artificiale.Infatti Vicat fu il primo a capire che per ottenere un materiale a comportamento idrauliconon vi era necessità di cuocere i calcari argillosi naturali ma si poteva raggiungere lostesso risultato unendo in cottura dei calcari puri e una qualsivoglia porzione dargilla.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 dicemento Portland, grazie alla somiglianza tra la malta e il conglomerato formati conquel cemento con un calcare compatto (pietra di Portland) dellisola di Portland inInghilterra.Nel 1844 J.C. Johnson mise in evidenza limportanza dei processi di cottura ad altetemperature che portavano alla formazione del clinker, prodotto finale delprocedimento.Nel 1860 M. Chatelier stabilì la composizione chimica del cemento consentendo laproduzione industrializzata del calcestruzzo.
  13. 13. 1. LA CALCE
  14. 14. STORIALa calce aerea o calce comune o, semplicemente, calce è un materiale da costruzione(ma anche con altri utilizzi), noto fin dallantichità, che viene ottenuta per cottura, inappositi forni, a temperatura elevata (superiore ai 900°C) del calcare, una rocciadiffusissima in natura costituita quasi esclusivamente da carbonato di calcio.Già i Romani ed i Fenici prima avevano imparato ad usare la calce come materiale dacostruzione, mescolata con la sabbia a formare la malta. Vitruvio, nella sua opera Dearchitectura ne descrive la produzione a partire da pietre bianche, cotte in appositi fornidove perdono peso (oggi sappiamo in conseguenza della liberazione di anidridecarbonica). Il materiale ottenuto, la calce viva, era poi spenta gettandola in appositevasche piene di acqua.Inizialmente adoperata nella forma di calce aerea (che indurisce solo se a contatto conaria) venne successivamente mischiata con pezzi di argilla cotta (vasellame, mattoniecc.) oppure a pozzolana, una sabbia ricca di silice, che ne alterano le caratteristichedi resistenza, impermeabilità e soprattutto ne consentono la presa anche in ambientinon a contatto con aria (tipicamente sottacqua). Nascevano così le malte idrauliche,sebbene a base di calce aerea.In tempi moderni, gli ingegneri francesi della scuola di Ponts et Chaussées nel 1750iniziavano a costruire le fondazioni dei ponti mescolando al cemento quella stessa calceidraulica che sarà studiata dallinglese John Smeaton. Alcune marne calcareecontengono al loro interno impurità argillose o silicee; da questi minerali si può ottenerela calce idraulica naturale in quanto contiene già le caratteristiche di idraulicità senzalaggiunta di parti esterne.
  15. 15. La calce viva (ossido di calcio) quindi viene spenta (idratata) mescolandola condeterminate proporzioni di acqua; si ottiene quindi la calce spenta o grassello.Il grassello mescolato con determinate proporzioni di acqua e di aggregato* forma lamalta di calce. Questa si trasforma in un materiale resistente con levaporazionedellacqua (fenomeno di presa); la presa è completata attraverso un processo difissazione dellanidride carbonica (CO2) dellaria con la conseguente trasformazionedell’idrossido in carbonato di calcio.________________________________________________________* L’aggregato, quasi sempre una sabbia fluviale, viene aggiunto alla calce con lo scopo diaumentare la resistenza del manufatto finale e di ridurre il ritiro. Generalmente proviene daisedimenti sciolti degli alvei dei corsi d’acqua, dai depositi alluvionali delle pianure, dai depositi deilitorali.
  16. 16. La calce è un materiale antico, che ha segnato le tappe fondamentali della storia millenariadelledilizia e dellarchitettura. PreistoriaIl 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’argillaimpastata con acqua poteva fornire un materiale plastico, capace di aderire con altri materialialtrimenti sciolti e, essiccando, indurire mantenendoli legati.I primi leganti derivati da processi di calcinazione di pietre naturali, chiamati genericamentecementizi, sono il gesso e la calce aerea.La loro scoperta fu probabilmente coeva e si può immaginare che abbia la stessa origine di quelladella terracotta, essendo anch’essa legata alla scoperta del fuoco.Data la maggiore facilità nell’ottenere il gesso rispetto alla calce, per via della temperatura dicottura 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 incampo edile è legato all’impiego di gesso si tratta del supporto degli affreschi decorativi di CatalHuyuk in Asia Minore, risalente al 9000 a.C..Il più antico manufatto rinvenuto realizzato con la calce a noi conosciuto è un calcestruzzo usato inuna pavimentazione rinvenuta nel 1985 a Yiftah nella Galilea meridionale (Israele), datato al 7000a.C.Questa pavimentazione, che si presenta molto compatta e con una superficie dura e levigata, èstata 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 25cm di spessore in calcestruzzo di calce grassa rinvenuto a Lepenac Vir, in Serbia, risalente al 5600a.C.
  17. 17. EgiziUn murale, rinvenuto a Tebe e risalente al 1950 a.C. , mostra invece un primo esempio di malta econglomerato a base di calce in Egitto.La scoperta di un legante a comportamento idraulico, atto cioè a far presa ed indurire anche inambiente subacqueo, si fa risalire ai Fenici.Come è noto essi ebbero una civiltà molto avanzata ed agli stessi si attribuiscono varie invenzionicome la fusione dei metalli, il primo alfabeto ecc.Ai fenici si attribuisce la preparazione di malte confezionate con calce aerea e sabbia vulcanicadelle Cicladi.Cisterne per acqua, intonacate con malte idrauliche, sono state rinvenute a Gelusalemme e sifanno risalire al regno di Salomone (X Sec. a.C.) e alla mano di operai fenici. GreciI Greci usarono ampiamente leganti a base di calce; la conoscenza della tecnologia di produzione edel loro impiego pervenne loro dalla Civiltà cretese-minoica e successivamente passò agli Etruschie ai Romani.Alcune opere greche del tempo di Erotodo (circa 450-500 a.C.), come l’acquedotto di Argos inconglomerato di marmo e calce, dimostrano come tale legante fosse allora abbastanza comune.
  18. 18. RomaniA Roma, l’impiego di un conglomerato calce-pietre trova prima documentazione nel 300 a.C. con leopere di Appio Claudio Cieco: l’acquedotto Appio e la Via Appia.I Romani migliorarono notevolmente la tecnologia di produzione della calce aerea, cocendo calcaridi buona qualità e spegnendo accuratamente la calce viva risultante che, successivamente, venivamescolata con sabbia pulita.Essi conoscevano solo la calce aerea, cioè quella capace di fare presa a contatto con l’aria, mentreera 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 chepresenta non solo caratteristiche di resistenza meccanica superiori a quelle ottenibili con la solacalce, 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 opurpurei, rinvenuti in vari punti della zona della baia di Napoli. Poiché la migliore di queste terreproveniva dalle vicinanze di Pozzuoli, il materiale prese il nome di ‘pozzolana’ (dal latino pulvisputeolana).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 maltaottenuta 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 determinaall’interfaccia tra il materiale pozzolanico, naturale e artificiale, e la calce. Dunque, in casod’indisponibilità di terra vulcanica, i Romani usavano tegole, mattoni o terraglie cotte, frantumate omacinate, dagli effetti similmente idraulici.
  19. 19. Questa pratica probabilmente precede nel tempo l’uso di materiali vulcanici: vi sono prove cheattestano nella Civiltà minoica di Creta (circa 1700 a.C.) l’uso di aggiungere residui di recipientifrantumati alle malte di calce per migliorarne la resistenza meccanica, l’impermeabilità e ladurabilità.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 costituisceuna fonte di informazioni estremamente dettagliata per quel che riguarda modalità di costruzioneromane, 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 conoscenzanecessariamente empirica, ma certamente valida: ‘Avendo spiegato i diversi generi dell’arena sidee 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 nellafabbricazione, quella di pietra porosa nell’intonaco. Quando la calce sarà estinta, allora si mescolialla materia in guisa, che se l’arena sia fossile (di cava), si confondano tre parti di questa ed una dicalce. Se sarà fluviale o marina, una di queste condue di arena; e così ci sarà giusta proporzionenel 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 lontanedell’Impero, come dimostra la qualità delle murature scoperte in Inghilterra, che è uguale a quella dianaloghe strutture trovate a Roma.
  20. 20. MedioevoCon la caduta dell’Impero si perdono molte delle capacità produttive fino allora acquisite, ma laproduzione e l’utilizzo della calce sono ancora attestate sia da prove archeologiche sia da fontiscritte.Durante il Medio Evo molte delle avvertenze costruttive dei forni prima descritte vennero trascuratee si ritornò quasi ovunque alla fornace di campagna di tipo verticale, priva di rivestimento inmattoni, che genera molto ‘incotto’, ossia pietra non calcinata, affondata nel suolo in zone adatte autilizzare due livelli di carico, quello della pietra sopra e quello della legna e di scarico della calcesotto, oppure ancora alla fornace inclinata. In generale comunque si assiste ad un graduale declinodel 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 dicostipare adeguatamente le malte e i calcestruzzi confezionati con poca acqua. La conseguenzadella 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 alegna, e nel XVIII secolo, a griglia con carbone, si poté ritornare ai successi qualitativi dell’epocaromana. In Inghilterra, il declino caratterizza il periodo dei Sassoni e dei Normanni (circa 450-1150d.C.) come chiaramente è dimostrato dalle costruzioni di quell’epoca, spesso caratterizzate dallapresenza 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 inFrancia, l’Autore giunge alla conclusione che nel corso dei IX, X e XI secolo, si era quasicompletamente persa l’arte di cuocere la calce, in quanto nella messa in opera veniva normalmenteimpiegata 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.
  21. 21. Dopo il XIV secolo la situazione migliorò ulteriormente, infatti sono state rinvenute malte eccellentiin cui, all’atto del loro confezionamento, si era presa la precauzione di lavare la sabbia, privandoladei contenuti di terra e argilla.Il fenomeno si può assegnare anche al risveglio umanistico, che portò a tradurre e a leggere operelatine, tra le quali quelle di Vitruvio e Plinio, testi questi che permisero di condurre più correttamenteanche la fabbricazione e l’impiego della calce.Ulteriori miglioramenti si ebbero nei secoli seguenti, e specialmente nel XVII e XVIII, in relazionealle diverse novità introdotte nella tecnologia di fabbricazione della calce, con la sostituzione dellalegna con il carbone per la cottura e la scoperta di nuove fonti di materiali a comportamentopozzolanico per la confezione delle malte idrauliche.In ogni caso nel corso di questi secoli il livello qualitativo generale si mantenne molto variabile e glistandard raggiunti ai tempi dei Romani non vennero, normalmente, più conseguiti.
  22. 22. OttocentoI metodi dei Romani furono ripresi e fatti rivivere in Francia al tempo dei grandi lavori idraulicieseguiti nella Reggia di Versailles nel XVIII secolo, in particolare da Loriot, De la Faye, Faujas deSaint-Fond e, soprattutto, da Rondelet.Loriot, in una memoria del 1774, riferisce di: ‘Aver scoperto e dimostrato il semplice procedimentousato dai Romani per conferire alle loro costruzioni quella stabilità che testimoniano ancora, con laloro durata: la perfetta composizione della malte impiegate’.Jean Rondelet pubblicò nel 1805 il più autorevole lavoro su questo argomento, il Trattato dell’Arte diEdificare. Egli esaminò attentamente le costruzioni del tempo dei Romani e intraprese numerosiesperimenti per concludere che l’eccellenza delle loro malte da costruzione non dipendeva daqualche segreto nello spegnimento o nella composizione della calce (riferendosi ancora alla calceaerea), 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 avvertirel‘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 erealizza con originalità la struttura, facendo uso di moduli lapidei incastrati a coda di rondineimpiegando come malta di allettamento calce e trass olandese.Smeaton scoprì, fortuitamente, che la cottura del calcare contenente impurità argillose producevaun 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 diimpurità argillose, cominciarono le sperimentazioni nella cottura di miscele artificiali di calcare edargilla.
  23. 23. Nel 1796 James Parker brevettò uno speciale tipo di cemento naturale idraulico, detto cemento romano, ottenutoper 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 ecreta.Vicat fa la prima distinzione fra la calce idraulica naturale e artificiale: la prima ottenibile per cottura di calcariargillosi, la seconda di miscele di calcare e argilla.Vicat fa anche la prima distinzione tra calce idraulica e cemento: qualunque prodotto messo in opera previospegnimento 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 diselezione 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 ottenutaassomigliava alla roccia dellisola di Portland. Aspdin mescolò, studiandone attentamente le proporzioni, calcare eargilla che, cotti in un forno simile a quello usato per la calce, fornirono un legante (in realtà ancora una calceidraulica) 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 chenel 1845 riuscì a produrre un legante dalle caratteristiche paragonabili all’odierno cemento Portland, portando lamateria prima fino ad incipiente vetrificazione.Veniva utilizzato a tal fine un particolare forno a fuoco intermittente (chiamato forno Johnson) per compiere il saltodi 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.
  24. 24. NovecentoIn Italia, fu solo negli anni Ottanta del XIX secolo che si andò consolidando, con un ritardo di oltrequarant’anni rispetto agli altri Paesi europei più avanzati, la conoscenza tecnologica approfonditaper produrre calci idrauliche. I primi forni per produrre tali leganti erano impianti verticali conformatia bottiglia o a tronco di cono (come il primo stabilimento eretto da Aspdin nel Kent), contemperature di cottura dell’ordine di 850-900°C e con notevoli dispersioni termiche.Progressivamente è stata introdotta una serie di innovazioni tecnologiche, consistenti nell’impiegodi combustibile ad alto potere calorifico (carbone e poi derivati del petrolio) in sostituzione dellatradizionale risorsa costituita dal legname e nell’adeguamento dell’involucro del forno alle maggioritemperature di combustione con il raddoppio delle pareti, che ha portato anche nel nostro paese alpassaggio di produzione da calci idrauliche e cementi. Il cemento si attesta come l’unico eincontrastato 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 siripresenta come una delle possibili soluzioni a questi problemi.La calce oggiOggi, la calce, in virtù della minore richiesta di energia in produzione, della salubrità impartita agliedifici e della completa compatibilità con il costruito storico, si propone a noi, oggi, come il leganteda costruzione del terzo millennio, con quella ‘freschezza’ e ‘capacità di stupire’ che solo unmateriale straordinario può vantare, dopo secoli di duro e infaticabile lavoro.http://www.forumcalce.it/calce-in-architettura/malte-di-calce
  25. 25. Preparazione della calce aereaLa materia prima per la produzione della calce è il calcare, una roccia sedimentaria riccadi carbonato di calcio (CaCO3) che viene estratta da apposite cave, tipiche quelle delleDolomiti. Anche il marmo e altre rocce possono essere usate a questo scopo.Il materiale, grossolanamente frantumato con diametro dei frammenti nellordine deicentimetri o anche di un paio di decimetri, è introdotto in appositi forni o fornaci doveviene riscaldato gradualmente a 800-1000°C per poi uscire dal fondo della fornacenellarco di una decina di ore. In questa fase avviene una reazione chimica (reazione dicalcinazione) che porta alla liberazione di anidride carbonica e alla produzionedellossido di calcio o calce viva.Dopo la cottura i frammenti di pietra riducono il loro peso di circa il 40% a causa degliatomi di carbonio e ossigeno perduti, ed assumono una consistenza porosa. Inoltre ilcomune colore grigio del calcare viene perso e le pietre diventano per lo più bianche.Esse costituiscono la calce viva che commercializzata così comè oppure ridotta inpolvere, deve essere conservata in recipienti perfettamente ermetici, poiché è moltoigroscopica.Per ottenere la calce idrata, o calce spenta, il materiale deve subire la reazione dispegnimento associata a due effetti macroscopici evidenti: un violento rilascio di caloree la disgregazione della pietra per leffetto espansivo della trasformazione da ossido adidrossido di calcio. Lo spegnimento può essere condotto in due maniere differenti, peraspersione o per immersione.
  26. 26. Calce idraulicaLEGANTI IDRAULICI Cemento Gesso
  27. 27. I leganti idraulici sono ingredienti attivi di materiali inorganici finemente macinatiche, mescolati con acqua, formano una pasta che indurisce, o "fa presa" a seguito direazione 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 lacqua dando luogo a prodotti idratiinsolubili o scarsamente solubili e dotati di proprietà cementanti, o meglio di proprietàidrauliche.
  28. 28. LA CALCE IDRAULICALa calce idraulica è un legante idraulico che può far presa ed indurire anche seimmersa in acqua.A differenza della calce aerea, la presa può avvenire anche in assenza di aria ed èquindi adatta per la preparazione di manufatti subacquei come i moli marittimi.Nellantichità venivano usati calcari marnosi, cioè contenenti quantità intorno al 25% diargilla, cotti in forni che potevano arrivare ed una temperatura massima di circa 1000gradi.Il prodotto ottenuto in cottura dalla fusione del calcare con largilla fu chiamato dairomani calce idraulica, perché era una malta che aveva come caratteristica la possibilitàdi indurire sia allaria aperta che sottacqua (idro).Da non confondere assolutamente con la calce idrata, in quanto appartengono a duefamiglie 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 sottacqua.La calce idraulica invece appartiene alla famiglia dei leganti idraulici, cioè allafamiglia dei cementi.
  29. 29. Infatti oltre ad essere chiamata calce idraulica viene comunemente detta cementopovero. Infatti ne ha tutte le caratteristiche sia di struttura che di resistenza.Un laboratorio moderno riuscirebbe a malapena a distinguere una sacchetto di calceidraulica da uno di cemento.Le uniche due cose in cui si differenziano sono il tempo di cottura e la quantità di argillacontenuta nelluna e nellaltra.I tempi di cottura vanno dalle 36 ore circa a 1000 gradi della calce idraulica naturale ai45 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 ilcemento.Oggi si possono ottenere calci idrauliche naturali anche dalla cottura di calcari siliceianziché 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 lhandicap della silice contenuta nella sabbia silicea usata al posto deicalcari marnosi in cottura, e che quindi troveremo nel prodotto finito.La presenza di questultima obbliga ad uno smaltimento come rifiuto pericoloso ospeciale del materiale e ad una protezione minuziosa dei lavoratori esposti.Una calce idraulica utilizzata in tempi storici è quella di Marèndole, proveniente dallaScaglia rossa veneta (calcari argillosi rossastri ben stratificati a frattura scagliosa -Cretacico sup.- Eocene inf.) e citata dal Palladio nel primo de I quattro libridell’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."
  30. 30. 2. IL CEMENTO
  31. 31. In edilizia con il termine cemento, o più propriamente cemento idraulico, si intende unavarietà di materiali da costruzione, noti come leganti idraulici, che miscelati con acquasviluppano proprietà adesive (proprietà idrauliche).La pasta cementizia o boiacca, cemento più acqua, viene impiegata come legante inmiscela 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 unarmatura 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.
  32. 32. Esistono diversi tipi di cemento, differenti per la composizione, per le proprietà diresistenza e durevolezza e quindi per la destinazione duso.Dal punto di vista chimico si tratta in generale di una miscela di silicati di calcio ealluminati di calcio, ottenuti dalla cottura ad alta temperatura di calcare e argilla oppuredi marna (in questo caso si parla di cementi naturali).Il materiale ottenuto denominato clinker di Portland, viene finemente macinato eaddizionato 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 voltamiscelato con acqua si idrata e solidifica progressivamente.Il cemento Portland è alla base di quasi tutti i tipi di cemento attualmente utilizzabili inedilizia. Lunico che fa eccezione è il cemento alluminoso, che però non è preso inconsiderazione dalla UNI EN 197-1.Dal cemento Portland miscelato con le varie aggiunte disponibili sul mercato inproporzioni variabili ma fissate dalla suddetta norma si ottengono tutti gli altri tipi esottotipi di cemento.
  33. 33. Il cemento PortlandIl cemento Portland è il tipo di cemento più utilizzato, ed è usato come legante nellapreparazione del calcestruzzo.Il cemento Portland è il prodotto che si ottiene dalla macinazione del clinker, conlaggiunta di gesso nella quantità necessaria per regolarizzare il processo di idratazionee quindi di presa. Lanalisi microscopica eseguita su pezzi di cemento scorificato harilevato la presenza di quattro componenti principali e precisamente:lalite (silicato tricalcico), labelite (silicato bicalcico), lacelite (alluminato tricalcico)la brownmillerite (alluminatoferrito tetracalcico).Fu inventato nel 1824 inInghilterra dal muratoreJoseph Aspdin e deve ilnome alla somiglianzanellaspetto con la roccia diPortland, unisola nellacontea di Dorset(Inghilterra).
  34. 34. Le fasi del processo per la produzione del cemento sono le seguenti:1. Estrazione materie prime2. Controllo caratteristiche materie prime3. Frantumazione4. Preomogeneizzazione5. Essiccazione e macinazione materie prime per produzione della miscela cruda ("farina")6. Controllo caratteristiche della farina7. Deposito e omogeneizzazione della farina8. Preparazione dei combustibili9. Cottura clinker10. Controllo caratteristiche del clinker11. Deposito clinker12. Deposito costituenti e additivi13. Controllo caratteristiche dei costituenti14. Deposito additivi cromoriducenti15. Macinazione cemento16. Controllo caratteristiche dei cementi prodotti17. Deposito nei silos dei cementi18. Insaccamento19. Controllo di conformità del cemento CE20. Spedizione sfuso e sacchi.
  35. 35. Sacchi di cemento Portland
  36. 36. 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 composizionepercentuale dei componenti:Portland ferrico (Il Portland ferrico è un particolare tipo di Portland caratterizzato da unmodulo dei fondenti pari a 0,64, e si ottiene infatti introducendo ceneri di pirite o mineralidi ferro in polvere.Ciò significa che questo cemento è molto ricco di ferro e precisamente che presenta unnumero uguale o pressoché uguale di atomi di ferro e di atomi di alluminio).Cementi bianchi (Contrariamente ai cementi ferrici, i cementi bianchi hanno un modulodei fondenti molto alto, pari a 10. Essi conterranno dunque una percentuale bassissimadi Fe2O3 ma anche di manganese.Il colore bianco è dovuto appunto alla carenza di ferro che conferisce un coloregrigiastro 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 lidratazione delcemento che per la durabilità del calcestruzzo).Cementi di miscela (si ottengono aggiungendo al cemento Portland normali altricomponenti come la Pozzolana o la loppa. Laggiunta di questi componenti conferisce aquesti tipi di cementi nuove caratteristiche rispetto al Portland normale).
  37. 37. Cemento pozzolanicoLa pozzolana è una fine cenere vulcanica estratta tradizionalmente a Pozzuoli, sullefalde della Solfatara, ma anche in diverse altre regioni vulcaniche. Già Vitruviodescriveva quattro tipi di pozzolana: nera, bianca, grigia e rossa.Miscelata con la calce (in rapporto due a uno) si comporta come il cemento pozzolanicoe permette di preparare una buona malta, in grado di fare presa anche sottacqua.Questa proprietà consente un impiego innovativo nella realizzazione di strutture incalcestruzzo, come avevano già ben compreso i Romani: lantico porto di Cosa furealizzato in pozzolana miscelata con calce appena prima delluso e gettata sottolacqua, probabilmente utilizzando un lungo tubo per depositarla sul fondo senzadisperderla nellacqua di mare. I tre moli sono ancora oggi visibili, con la partesubacquea ancora in buone condizioni dopo 2100 anni.La pozzolana è una pietra a natura acida, molto reattiva poiché molto porosa edottenibile a basso costo. Un cemento pozzolanico contiene allincirca:45-89% di clinker Portland11-55% di pozzolana2-4% di gessoPoiché la pozzolana reagisce con la calce (Ca(OH)2), si avrà una minor quantità diquestultima. Ma proprio perché la calce è il componente che viene attaccato dalleacque aggressive, il cemento pozzolanico sarà più resistente allazione di queste.Inoltre, siccome Ca_3OAl2O3 è presente soltanto nella componente costituita dai clinkerPortland, la gettata del cemento pozzolanico svilupperà un minor calore di reazione.Inoltre un minor tenore di alluminato tricalcico garantisce una maggiore resistenzaallattacco solfatico. Questo cemento è dunque utilizzabile in climi particolarmente caldio per gettate di grandi dimensioni o quando si è in presenza di acque aggressive o
  38. 38. 3. IL GESSO
  39. 39. Il gesso in geologia, è una roccia sedimentaria di origine evaporitica, il cui costituenteprincipale è dato dallomonimo minerale, formato principalmente da solfato di calciobiidrato, eventualmente presente il carbonato di calcio e/o largilla.Lorigine di tale roccia è discussa, ma prevede la precipitazione del solfato di calcioattraverso levaporazione dellacqua marina: il gesso deriva dalla trasformazione perevaporazione 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 laquale viene dapprima frantumata, quindi inviata ai forni di cottura ove subisce ladisidratazione (perdita di acqua) che conferisce al prodotto finito le proprietà leganti, edinfine, setacciata ed omogeneizzata.Il gesso è un minerale tenero, di grado 2 nella Scala di Mohs composto da solfato dicalcio biidrato, principale costituente dellomonima roccia.Il gesso usato nella scultura e nell’edilizia, detto anche scagliola è costituito da solfatodi 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, delversante adriatico, dell’Appennino Emiliano e Marchigiano e in Sicilia.I giacimenti di gesso naturale si sono formati soprattutto in seguito a deposito dell’acquadei mari, delle lagune o anche dei laghi; infatti il solfato di calcio è uno dei sali contenutiin maggior quantità nelle acque marine.
  40. 40. Ex cava sottoterra di gesso a Meudon,Francia.
  41. 41. Gypsum quarry in Molino de Río de Aguas, Almería, Spain
  42. 42. SOLFATO DI CALCIO BIIDRATO
  43. 43. Le origini del gessoIl gesso come materiale da costruzione accompagna fin dalle origini la storiadell’architettura.Le popolazioni più antiche come i Babilonesi, i Caldei,gli Egiziani, i Fenici e i Persiani,conoscevano bene larte del gesso, il cui utilizzo si sviluppo con la civiltà CreteseMicenea e,successivamente con quella Greca classica e con quella Romana.I romani, pur preferendo come legante, le calci e le pozzolane, fecero ampio uso delgesso come intonaco di supporto a pitture e come materiale per la realizzazione distucchi decorativi.Le prime notizie sul gesso risalgono al 300 a.C., a opera del greco Teofrasto che neisuoi scritti cita la selenite avvisando di non manipolarne l’impasto durante la presa, acausa del forte calore che sprigiona.Il gesso era però già conosciuto e impiegato dagli antichi egizi, da solo o mescolato concalce: esso è stato rinvenuto, tra l’altro, nella Piramide di Cheope (2500 a.C.), sottoforma di malta.I romani chiamarono questo materiale selenites o gypsum e lo usarono soprattutto perfarne calchi o stucchi. L’architetto romano Vitruvio, vissuto nel I secolo a.C., nella suaopera intitolata De Architectura, che costituisce uno dei più importanti documenti delletecniche costruttive romane, distingue gli stucchi in opus marmoratum, a base di calce epolvere di marmo, e in opus albarium, a base di gesso.
  44. 44. Le scoperte archeologiche hanno evidenziato infatti la presenza di intonaci edecorazioni in gesso risalenti fino a 7000 anni a.C. e la stessa pietra è statafrequentemente utilizzata direttamente per la costruzione di edifici.Da oltre cinquemila anni la pietra da gesso fornisce un materiale di indubbia utilità nelcampo dell’edilizia dove fu impiegata prima ancora della calce aerea, come è statodimostrato da dati raccolti e dall’esame di opere e di oggetti risalenti a popoli di civiltàantichissima, quali gli Egizi.Gli intonaci delle pareti delle loro tombe, il fasciamento o l’involucro di corpi umani dopola 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 – cirivelano 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 lamalta cementizia contiene l’83 % di gesso, ciò che costituisce un’eloquente prova dellaconoscenza e dell’uso di questo materiale come prodotto perfezionato e tecnicamenteadoperato.L’origine del gesso ricavato dalla cottura della pietra risale ad un’epoca anche piùremota di quella egizia.Infatti, la perfezione nella preparazione e nell’uso del gesso presso gli Egizi fannopensare che si tratti sicuramente di una tappa molto avanzata di una marcia iniziata intempi più lontani, che era andata man mano adeguandosi al progressivo sviluppo diquesto materiale di cui la civiltà egizia ci ha tramandato eloquenti prove.
  45. 45. Che l’uso della pietra da gesso con relativi prodotti, dall’Egitto passasse alla Grecia, nonè ben chiaro, ma si sa per certo che i Romani appresero ben presto i segreti dellalavorazione del gesso e che fino al 300 a.C. lo adoperarono oltre che nell’edilizia, comemalta 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 Vitruvioanche dai resti di antichi monumenti riapparsi alla luce a Ercolano, Pompei, Roma edaltri Paesi dove il linguaggio di questa civiltà potè esprimersi.Nell’Albarim opus di Plinio si rivela che l’arte della decorazione in stucco e scagliolaaveva raggiunto un elevato grado di perfezione.Il gesso trovò anche applicazione come lastre trasparenti e venne usato, nei tempi in cuiil vetro era ancora sconosciuto, per la fabbricazione di finestre in molti templi gotici ebizantini ed in varie abitazioni signorili. Tali lastre vennero denominate Seleniti, daiGreci, perché la luce attraversandole sembrava quella della luna (in greco luna si diceselene).Di questi esemplari se ne conservano ancora, ed uno fra tanti è costituito dalle finestredel cortile di Pilato nella chiesa di Santo Stefano a Bologna (oggi rinnovate con altraselenite perché quella secolare era consumata dall’azione del tempo).Dopo l’epoca romana la conoscenza della trasformazione ed utilizzazione della pietra dagesso è andata perduta e bisogna giungere al 1200 per ritrovare in Italia i segni dei primitentavi 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 materialiidraulico e da impiantiti, ed a Walhenried, sempre Germania, esiste un rudere di castellogotico, di oltre mille anni, fatto di questo gesso ad alta resistenza.
  46. 46. Durante la ristrutturazione della cattedrale di Notre Dame di Parigi sono venute alla lucelastre in gesso per muratura risalenti al terzo secolo d.C. L’impiego comune delle lastredi 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 produzionedi calcestruzzi armati, a blocchi in calcestruzzo da costruzione, alla produzione di lastredi rivestimento. Con i prodotti in polvere si preparano intonaci, stucchi e sottofondi perpavimenti.In Italia, nel bolognese, limpiego del gesso in blocchi è stato utilizzato nelle fondamentadelle torri. La prima cinta muraria di Bologna fu costruita con grandi blocchi di gesso,posati a secco.Nella Vena romagnola limpiego del gesso ricorre soltanto nelledilizia privata. Luso dellaroccia gessosa nella fabbricazione di case è confermato in documenti del 1400. Famosolesempio del borgo dei Crivellari e di Tossignano, dove le fondamenta sono ricavatedirettamente nella roccia gessosa. Anche a Brisighella, il gesso era il materiale per lacostruzione delle abitazioni, la polvere di gesso impastata con acqua sostituiva lacalcina nellintonaco esterno sui blocchi di gesso a protezione delle intemperie.Labbondanza del materiale nella vallata del Lamone ne faceva anche merce daesportazione, in particolare a Faenza e a Ravenna.Ancora oggi nella Vena sono presenti numerose abitazioni rurali costruite in gesso edabbandonate in vari periodi, soprattutto nel corso della prima metà del 900.
  47. 47. Ciò che distingue il gesso da altri leganti o manufatti edilizi è il fatto che la suatraformazione richiede temperature e quantità di calore facilmente ottenibili con mezzioltremodo artigianali.A soli 140° infatti si ottiene il cosidetto gesso emidrato.Il forno tradizionale a fiamma diretta era costituito infatti da un cumulo realizzato constrati alternati di pietre da gesso e di combustibile do orgine vegetale od animale,alquale veniva dato fuoco, in analogia con quanto avveniva tradizionalmente per laproduzione del carbone da legna. Il prodotto così ottenuto consisteva: per il 20-40% diemidrato, 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 biidratochiamato anche pietra da gesso, e il solfato di calcio anidro comunemente chiamatoanidrite naturale.Entrambe queste forme possono presentare aspetti e caratteristiche molto variabili, aseconda delle condizioni di formazione e delle impurità contenute.
  48. 48. Per limpiego il gesso cotto viene macinato finemente, parzialmente raffinato einsaccato.I gessi da costruzione che si trovano in commercio sono costituiti da gesso semidrato oda anidrite solubile o da una miscela di essi.Per limpiego 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 allammoniaca, non può quindi essere usato in stalle e allevamenti; • corrode le superfici di acciaio non protette e diventa molle se assorbe umidità (tranne lidrorepellente). 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).
  49. 49. Parete in cartongesso
  50. 50. Nell’edilizia moderna la presenza del cemento è pervasiva, in forma diretta o nellaproduzione del calcestruzzo, principale materiale per le strutture portanti degli edifici. Ilgesso ha un ruolo fondamentale nella produzione del cemento Portland, il piùimportante e diffuso anche perché è la base legante del calcestruzzo.In genere il gesso nella produzione del cemento Portland non viene utilizzato comeconglomerato, ma è mescolato in polvere alla sabbia (clinker) in misura funzionale alrisultato che si vuole ottenere. Il compito del gesso è infatti quello di regolare i tempi dipresa 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 siproducevano già in antichità materiali per il disegno artistico. Altri utilizzi sono nellaproduzione di calchi e modelli per scultura e architettura e di decorazioni a stucco difacciate ed interni.
  51. 51. SELENITELa selenite è una particolare varietà di gesso cristallino (gesso secondario), chimicamente solfato dicalcio 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, questacaratteristica da origine al suo nome, infatti grazie allutilizzo che i Greci ne fecero per la fabbricazione dilastre trasparenti che avessero funzione di vetro, ancora sconosciuto, la luce che lasciava trasparire erasimile a quella della luna (σεληνη selene in greco). Per questo motivo è conosciuta anche con il nome di pietradi luna.Anche in epoca romana venne usato come materiale da costruzione per le finestre con il nome di lapisspecularis quando la fabbricazione del vetro piano era ancora sconosciuta.In Italia la selenite è molto diffusa nel territorioemiliano-romagnolo dove esiste unarea diestrazione all’interno del Parco Regionale della Venadel Gesso Romagnola. A Bologna il paesaggiocircostante è dominato da colline di gesso/selenite lecui numerose cave hanno rifornito del preziosominerale la città, che se ne è servita già dal periododella dominazione romana.Esiste unaltra area di estrazione della selenitein Sicilia.La più elevata concentrazione di cavee di lapisspecularis in epoca romana è stata identificatain Spagna nei pressi della città di Segobriga, maanche la Tunisia, Cipro e la regione dellaCappadocia in Grecia venivano sfruttate perl’estrazione del prezioso prodotto. Plinio visitò lecave spagnole e ne parlò ampiamente nella suaoperaNaturalis historia. Scaglia di selenite
  52. 52. Un cristallo di selenite. Il campione è stato raccolto nel lago Torrens, un lago salato, oggicompletamente prosciugato, dellAustralia Meridionale.
  53. 53. Una caratteristica, della selenite a grandi cristalli, che ebbe in passato un’importanzaenorme, oggi difficilmente immaginabile, è la trasparenza, unita, come già detto, allafacile sfaldatura che permette di ottenerne senza alcuna difficoltà lastre sottili piane(spesso anche di dimensioni relativamente grandi) che ne favorì l’uso già in epocarepubblicana come specularia.La pietra speculare [lapis specularis vale a dire la nostra selenite s.s.] era usata daiRomani come “vetro” alle finestre: le finestre dovevano essere a riquadri legati conlistellidi 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 unalarghezza modesta (che raramente supera i 15-20 cm).Quando nel I secolo d. C. vennero realizzati i primi vetri piani la selenite cadderapidamente in disuso.La selenite ebbe largo impiego anche nelle costruzioni del XI-XIII secolo quale sistemadi isolamento dalla risalita capillare dell’acqua dal terreno.Nelle poche case d’epoca che ci restano – tutte più volte rimaneggiate, talora anchepesantemente – si possono osservare blocchi di selenite interposti tra le colonne inlegno 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: larisalita capillare che porta al deperimento delle strutture sovrastanti, specie se in legno,è quindi o scarsa o nulla.
  54. 54. Bologna. Questi massi ciclopici in selenite, provenienti dalle cave di Monte Donato, furono utilizzati come pietre di sostruzione di untempio 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 correttamenteriposizionati - hanno direzione est-ovest e facevano quindi parte della muraglia settentrionale dell’oppidum. Si trovano tra le vie Porta
  55. 55. Casa Boncompagni (oggi Palazzo Grassi) in via Marsala n. 12, Bologna
  56. 56. La costruzione delle torri a Bologna era molto onerosa,nonostante lutilizzo di servi della gleba.La pianta di una torre era quadrata con fondazioniprofonde dai cinque ai dieci metri, consolidate con paliconficcati nel terreno ricoperti di ciottoli e calce.La base della torre veniva poi costruita con grossiblocchi di selenite ed il resto della costruzione venivainnalzato con muri via via più sottili e leggeri procedendoverso lalto, realizzati in muratura "a sacco", ovvero conun 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 ilsostegno delle impalcature ed anche dei grandi incavi inselenite per rivestimenti e costruzioni aeree successive,generalmente in legno.La costruzione di una torre alta 60 metri, a titolo diesempio, richiedeva da un minimo di 3 a un massimo di10 anni di lavori. Bologna, Torre Garisenda a sinistra e Torre Asinelli a destra)
  57. 57. La torre Garisenda che si ritiene sia statacostruita verso il 1110 da Oddo Garisendi. E’ oggialta 47,50 metri, ma l’altezza doveva essereprossima ai 60 metri.A causa di un cedimento del sottosuolo la torre siinclinò, probabilmente, poco dopo la suacostruzione. Ai tempi diGiovanni da Oleggio, governatore di Bologna perconto dei Visconti (1350-1360), venne abbassatadi circa 12 metri. La sua pendenza attuale è dicirca 3,22 metri in direzione est-sud-est. Come lealtre torri bolognesi rimaste ha pianta quadrata coni lati di circa 8 metri. La base è una costruzione asacco realizzata con una doppia cortina di massi diselenite riempita da un conglomerato di ciottoli difiume e calce: lo spessore del muro, alla base, è di2,35 metri e si porta a 1,95 metri in cima. Ilbugnato di selenite visibile sulla scarpata fu“incollato” ai blocchi originali portanti, anch’essi inselenite, durante un restauro avvento tra il 1887 e il1889: le scanalature tra le lastre sono di purainvenzione e volte a migliorare l’estetica delmonumento secondo il gusto dell’epoca: un tempoi massi erano rigorosamente a filo per impedire lascalata alla torre. Sopra la scarpata in selenite,coronata da un toro sempre in selenite, i lati dellatorre si riducono a circa 7 metri. Da qui in poi latorre procede, sempre con struttura a sacco, incotto. La porta architravata in selenite, sul lato diponente, non è coeva alla torre, ma fu aggiunta inun momento successivo.Le torri fino a ché svolsero la loro funzione offensiva-difensiva non ebbero porte, ma piccole porte-finestre.
  58. 58. http://www.guidafinestra.it/temi/Prodotti_e_Tecnologia/articoli/La_prima_eta_della_finestra_.aspxhttp://www.youtube.com/watch?v=3bzL56QywGU
  59. 59. 4. LEGANTI IDRAULICIZZATI

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