Lezioni di petrografia applicata 2008
R. Bugini - L. Folli

MATERIALI LAPIDEI ARTIFICIALI - Malte

  INDICE
 
 

Introduzione: le rocce e il loro impiego in architettura

   

I minerali

   

Le rocce

   

Rocce magmatiche o ignee

   

Rocce sedimentarie

   

Rocce metamorfiche

   

Criteri di impiego delle pietre da costruzione

   

Lavorazione delle pietre da costruzione

   

Le pietre impiegate nell'architettura milanese e lombarda

   

Caratteristiche delle pietre da costruzione

   

Alterazioni macroscopiche dei materiali lapidei

   

Tecniche analitiche

   

Materiali lapidei artificiali - Malte

   

Materiali lapidei artificiali - Ceramiche

   
Catalogo fotografico    


COPERTINA
  

   

I materiali lapidei artificiali hanno avuto ed hanno grande importanza nel campo dei materiali da costruzione e per la fabbricazione di manufatti per i più svariati usi. In questa definizione rientrano quei materiali fabbricati a partire da materie prime naturali. Verranno quindi descritte le malte ed i prodotti ceramici.

MALTE

Si considerano le diverse tipologie di impiego comprendendo anche le pietre artificiali ed i cementi decorativi che tanta parte ebbero nell’architettura milanese e lombarda all’inizio del XX secolo.

NOTA: informazioni dettagliate sulle malte sono disponibili nel volume "La malte antiche e moderne fra tradizione e innovazione" a cura di E. Pecchioni, F. Fratini, E. Cantisani – Pàtron editore, Bologna 2008 - pagine 238 con illustrazioni a colori.

L'uso della malta nelle murature e la stesura di strati di malta per rivestire e decorare le murature stesse, è diffuso in Italia fin dall'epoca romana. Nel corso degli ultimi anni, sono state pubblicate alcune Raccomandazioni normal relative alle malte ed alla loro caratterizzazione scientifica. Si riportano quindi le definizioni dei termini principali.

Malta: miscela di leganti inorganici, aggregati prevalentemente fini, acqua ed eventuali componenti organici e/o inorganici in proporzioni tali da conferire alla miscela opportuna lavorabilità e adeguate caratteristiche fisico-meccaniche.
Legante: 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.
Aggregato: materiale granulare che viene aggiunto ad un legante al fine di ridurre i fenomeni di ritiro dell'impasto e modificare le proprietà meccaniche. Può provenire da materiale sedimentario incoerente derivante dalla disgregazione di rocce in seguito a processi naturali oppure da frantumazione meccanica di rocce.
La calce aerea si prepara attraverso la cottura, in appositi forni, di calcari (carbonato di calcio) e/o dolomie (carbonato di calcio e magnesio) ad una temperatura superiore ai 900°C. La calce viva (ossido di calcio) così ottenuta 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. 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 (CO
2) dell'aria con la conseguente trasformazione dell’idrossido in carbonato di calcio.
La calce idraulica si ottiene dalla cottura di calcari marnosi, contenenti cioè una percentuale dal 5 al 20% di argilla (allumo-silicato). 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. 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."
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.

Le malte vengono classificate sulla base della tipologia d'impiego in:

  • malte per murature (di allettamento, di riempimento);

  • malte per intonaci;

  • malte per decorazioni (a spessore, a rilievo);

  • malte per usi particolari (stuccature, sigillature, stilature);

  • malte per applicazione rivestimenti (pavimentazioni, pareti, ecc.).

  • L'indagine scientifica delle malte è molto importante per conoscere le tecniche antiche e la provenienza delle materie prime. Di seguito si riportano i risultati di uno studio che prende in considerazione le malte impiegate in Italia settentrionale, con particolare riferimento alla Lombardia, dal xv al xix secolo. I campioni esaminati (oltre 350) provengono da edifici monumentali di Piemonte, Lombardia e Veneto e si riferiscono a chiese ed edifici annessi, a palazzi privati e pubblici, ecc. I confronti fra i diversi campioni consentono di verificare le variazioni intervenute nel corso del tempo: per essere siginificativi, i confronti vanno effettuati sulle malte di una stessa tipologia.

    a) Allettamento: comprende sempre un solo strato, il legante è costituito da calce; l'uso del cemento Portland comincia alla fine del XIX secolo e rapidamente si impone. L'aggregato è costituito da sabbia fluviale, nel XV-XVI secolo si rileva la presenza di cocciopesto aggiunto per dare "idraulicità" alla malta. Il rapporto legante/aggregato è molto variabile.

    b) Intonaco: nei secoli xv-xvii gli intonaci presentano almeno due strati, nei secoli xviii-xix gli intonaci presentano un solo strato. Questa semplificazione si riflette in una perdita di qualità del materiale: infatti uno strato (spessore di qualche millimetro) è meno resistente agli agenti atmosferici di due o più strati (spessore di qualche centimetro). La composizione dello strato interno e di quello esterno è molto simile in tutti i casi esaminati: calce e sabbia. Il rapporto legante/aggregato è molto variabile. La presenza di cocciopesto è scarsa negli strati interni e nulla in quelli esterni. Una grande differenza fra i due strati si osserva solo nel caso degli intonaci graffiti dove una diversa composizione fra i due strati è necessaria per ottenere l'effetto decorativo desiderato (strato interno con calce, sabbia e carbone; strato esterno con gesso).
    Gli intonaci milanesi, in particolare, presentano la stessa composizone sia per applicazioni in facciata che per l'interno degli edifici. Gli strati interni sono realizzati con calce, di solito magnesiaca, e sabbia fluviale; il cocciopesto è raro. Gli strati esterni sono realizzati con calce pura e sabbia fluviale, il marmo frantumato sostituisce la sabbia in qualche caso; l'impiego del marmo era molto diffuso in epoca romana, ma in seguito esso fu riservato quasi esclusivamente alle malte per decorazione.
    Gli intonaci di altre regioni dell'Italia settentrionale presentano un legante di calce, spesso magnesiaca, e sabbia fluviale negli strati interni; l'uso di caocciopesto è raro. Calce pura e sabbia sono diffusi anche negli strati esterni; il cocciopesto è presente in rari casi ed il marmo frantumato è assente. Il rapporto legante/aggregato è sempre molto variabile.
    Non è chiaro il motivo dell'uso di calce magnesiaca solo negli strati interni. La calce magnesiaca proviene dalla cottura di dolomie, la calce pura dalla cottura di calcari; entrambi sono diffusi nelle Prealpi lombarde e venete; la calce con alta percentuale di magnesio ha un'ottima resa in grassello.

    c) Decorazione: gli strati di corpo hanno sempre composizione simile a quella degli intonaci, solo gli strati di finitura presentano caratteristiche particolari. Per le applicazioni in esterno si osservano leganti di calce e aggregati di sabbia fluviale. Per le applicazioni in interno si osserva un maggior uso del gesso spesso privo di aggregato. Da segnalare la presenza della cosiddetta "polvere di marmo" come aggregato: in realtà si tratta di materiale calcareo che può variare dalla sabbia con frammenti di calcari, al marmo frantumato, ai grandi cristalli singoli di calcite di venatura.

    d) Stuccatura: è il tipo più diffuso tra le malte di uso particolare. Il periodo di applicazione è limitato (dal tardo xix secolo) e diverse "ricette" sono state sperimentate per stuccare le fessure, incollare pezzi staccati, rimodellare motivi decorativi. Il legante più diffuso è il cemento Portland, l'aggregato è costituito dai frantumi della stessa pietra da stuccare. Il rapporto legante/aggregato è molto variabile.

    e) Applicazione di rivestimenti: i pochi casi esaminati non consentono di fornire indicazioni significative.

    In conclusione si osserva come la preparazione delle malte nell'Italia settentrionale si mantenga uniforme nel corso del tempo. Le caratteristiche salienti sono:

  • l'uso di calce magnesiaca nelle costruzioni del xv-xvii secolo;

  • l'aggiunta di cocciopesto nelle malte di allettamento del xv-xvi secolo;

  • la perdita di uno strato negli intonaci a partire dal xviii secolo;

  • l'uso di gesso privo di aggregato nelle malte per decorazione;

  • l'uso di "polvere di marmo" come aggregato delle malte per decorazione in Lombardia, proseguendo la tradizione romana, descritta da Vitruvio, del marmor;

  • Tra i fenomeni di degrado, definiti dalla Norma UNI Beni Culturali-NORMAL 11182/2006, alcuni sono quasi esclusivi delle malte, soprattutto per intonaco: distacco e rigonfiamento. Altri fenomeni quali l'erosione sono legati alla presenza di carbonati.

    SCHEMA DELLA COMPOSIZIONE DELLE MALTE

    calce+sabbia: allettamento; intonaco strato interno; decorazione
    calce+marmo: intonaco strato esterno;decorazione
    calce+coccio: allettamento; usi particolari
    gesso+marmo: decorazione
    gesso+sabbia: decorazione

    PROVENIENZA DELLE MATERIE PRIME

    a. LEGANTI

    Il territorio lombardo è ricco di affioramenti calcarei e dolomitici adatti alla fabbricazione di calce, ma le fornaci furono per molto tempo alimentate soprattutto con i ciottoli calcarei bianchi reperibili nel medio corso dei fiumi che scendono dalle valli alpine, come l’Adda nella zona di Vaprio al confine fra le attuali province di Milano e di Bergamo. Scrisse Andrea Palladio nel primo dei Quattro libri: "Le pietre per far la calce o si cavano dai monti o si pigliano dai fiumi (…). sarà migliore la calce che sarà fatta di pietra durissima, soda e bianca (…)" [Libro I, capitolo V].
    Le cave elencate di seguito si riferiscono al periodo precedente il XX secolo.

    1. Calce grassa magnesiaca (aerea)

    • Provincia di Novara
      Arona (sponda occidentale del lago Maggiore): Dolomia principale (Triassico, Norico).

    • Provincia di Varese
      Caldè, Ispra, Angera (sponda orientale del lago Maggiore): Dolomia principale. Rasa di Varese, Arcisate: dolomia del Salvatore (Triassico, Anisico-Carnico).
      Brenno Useria: Dolomia principale.

    • Provincia di Lecco
      Valmadrera (lago di Lecco): Dolomia principale.

    • Provincia di Sondrio
      Alta Valtellina (Bormio): Gruppo della Dolomia principale.

    • Provincia di Bergamo
      Vello (lago d’Iseo): Dolomia Principale.

    • Provincia di Brescia
      Gardone (val Trompia): Dolomia Principale

    2. Calce forte scarsamente magnesiaca (aerea)

    • Provincia di Varese
      Comabbio, Ternate: Calcari nummulitici (Peleocene – Eocene inf.).

    • Provincia di Bergamo
      Grone (val Cavallina): Dolomia a Conchodon (Retico sup.- Hettangiano). Ubiale-Clanezzo: Dolomia a Conchodon.

    • Provincia di Milano
      San Colombano al Lambro: Formazione di San Colombano (Pliocene).

    • Provincia di Brescia
      Cividate Camuno: Calcare di Esino (Triassico, Anisico-Carnico)

    • Provincia di Piacenza
      val Tidone: Formazione di Val Luretta (Paleocene – Eocene).

    3. Calce pura (aerea)

    • Provincia di Varese
      Caravate: Maiolica (Cretacico, Titoniano-Barremiano).

    4. Calce idraulica (fino al 20% di argilla)

    • Provincia di Varese
      Morosolo (lago di Varese): Scaglia lombarda (Cretacico-Eocene medio).

    • Provincia di Bergamo
      Vall’Alta (Pradalunga, val Seriana): Argilliti Riva di Solto (Triassico, Norico).

    • Provincia di Brescia
      Pilzone (lago d’Iseo): Calcare di Domaro (Giurassico, Domeriano).apriolo (fiume Oglio): Scaglia lombarda.

    Nell'architettura milanese sono state impiegate soprattutto le calci grasse magnesiache provenienti dal Varesotto.

    5. Gesso

    • Provincia di Pavia
      Oliva Gessi, Castana: Formazione gessoso-solfifera (Miocene, Messiniano)

    • Provincia di Sondrio
      Bormio (valle Uzza): gesso (contatto fra Cristallino Ortles e Dolomia Cristallo, Norico).

    • Provincia di Como
      Nobiallo (lago di Como): gesso (Carniola di Bòvegno - Triassico, Scitico).

    • Provincia di Bergamo
      Costa Volpino (val Camonica): anidrite (Carniola di Bòvegno). Rogno Castelfranco (val Camonica): gesso (Carniola di Bòvegno).

    • Provincia di Brescia
      Pisogne (lago d’Iseo): gesso (Carniola di Bòvegno). Auro (val Sabbia): anidrite (Formazione San Giovanni Bianco – Triassico, Carnico).

    b. AGGREGATI

    La cave sono generalmente disposte lungo il corso dei fiumi soprattutto al loro sbocco nella pianura. Le ghiaie sono disponibili solo nelle aree a monte, mentre le sabbie sono disponibili nelle aree a valle in prossimità delle confluenze nel fiume Po. Le escavazioni nei depositi di origine glaciale riguardano quasi sempre quelli del Würm.
    La composizione delle sabbie è leggermente diversa grazie alla differenze presenti nella litologia dei diversi bacini imbriferi (graniti, dioriti, porfidi, micascisti, gneiss, calcari, dolomie, arenarie). I minerali più comuni sono: quarzo, muscovite, feldspato potassico, calcite, dolomite, ecc.. L’elenco seguente non è certamente completo, ma riporta i siti principali per ogni provincia.

    • Provincia di Sondrio
      Fiume Adda: Tresenda, Tirano.

    • Provincia di Milano
      Fiume Lambro: riva destra, a oriente di Milano (Redecesio, Malaspina)

    • Province di Novara e Milano
      Fiume Ticino: Oleggio, Turbigo, Tornavento.
      Naviglio grande: Bernate Ticino.

    • Provincia di Bergamo
      Fiume Adda: da Medolago a Bottanuco.

    • Provincia di Brescia
      Fiume Chiese: Sabbio.

    • Colline moreniche: Castenedolo e Ciliverghe

    • Provincia di Pavia
      Fiume Ticino: presso il ponte per Vigevano.
      Fiumi Sesia e Po: Càndia Lomellina.

    • Provincia di Cremona
      Fiume Serio: alveo abbandonato da Castelleone a Grumello Cremonese.
      Fiume Oglio: riva sinistra.
      Fiume Po: riva sinistra (Pieve d’Olmi).

    Nell'architettura milanese sono state impiegate sabbie del Ticino, dell'Olona e dell'Adda.

     

    PIETRA ARTIFICIALE - CEMENTO DECORATIVO

    (in collaborazione con Danilo Biondelli - ICVBC "Gino Bozza")

    Decorazione in cemento

    Un manufatto, un ornato, una partizione architettonica, se realizzati in materiale lapideo artificiale, possono sempre essere definiti come elementi o membrature in pietra artificiale, se ciò serva a distinguerli da oggetti analoghi realizzati o realizzabili in pietra naturale. Tuttavia accanto al significato mimetico, che pure fu molto criticato all’inizio del XX secolo, associato questo all’eccesso decorativo del nuovo materiale, va sottolineata una valenza espressiva del cemento, ben rappresentata da un’infinità di ornati, spesso pezzi unici, realizzati o realizzabili in virtù delle caratteristiche plastiche e di resistenza meccanica, proprie della malta cementizia. Si pensi, ad esempio alle balaustre dei balconi, ai mascheroni, alle fasce più o meno estese di decorazioni fito e zoomorfe.

    L’espressione ";pietra artificiale" o "marmo artificiale" sembra più corretta allorché si intenda un manufatto realizzato ad imitazione del naturale, nel significato di imitazione materica più che formale; in termini di struttura, apparenza della grana, tinta, anche con lavorazione superficiale "a togliere". Il conglomerato è realizzato con legante aereo, misto o eminentemente idraulico, sabbia silicea, ghiaino, graniglia, frammenti di rocce, pigmenti prevalentemente minerali. L’elemento può essere confezionato fuori opera od in opera, e spesso, ma non sempre, richiede una lavorazione, con martellina, bocciarda ecc., tipica della pietra naturale.

    I seguenti esempi possono meglio chiarire quanto esposto:

    • L’imitazione di una roccia magmatica intrusiva come il granito, la sienite ecc., con impasti di graniglia, cemento e pigmenti coloranti, foggiati in lastre, o stesi in opera, lavorati e spesso accostati in diverse cromie.

    • L’imitazione del Ceppo con un impasto a grana fine alternato a zone con ciottoli colorati centimetrici, lisciato o lavorato in superficie, generalmente in blocchi o lastre di grande spessore.

    • L’imitazione della Pietra di Viggiù con un impasto brunastro a granulometria fine. Questa pietra era infatti molto diffusa nell’edilizia del XIX secolo sia per i rivestimenti che per le decorazioni.

    • L’imitazione dei Travertini è invece caratteristica degli anni ’20: il travertino, del tutto sconosciuto nella tradizione architettonica milanese e lombarda, si diffuse infatti in quegli anni. La tessitura, ricca di cavità allineate, veniva replicata con una malta chiara percorsa dalle cavità lasciate da cristalli di sale opportunamente inseriti nell’impasto.

    Quando invece un manufatto, in conglomerato a base di cemento Portland, lisciato e sagomato in opera o gettato fuori opera, concorra alla definizione dell’apparato decorativo e si faccia rilevante la riproduzione di forme a discapito dell’aspetto di "imitazione di materiale" naturale esistente, sembra appropriata l’espressione "decorazione in cemento", "cemento artistico", "cemento decorativo". È qui che il nuovo materiale acquista un proprio ruolo espressivo ed è associato in particolare modo all’architettura liberty; in ogni caso al periodo del decorativismo eclettico. Le forme tipiche del periodo diventano realizzabili proprio in funzione delle caratteristiche meccaniche e plastiche della malta cementizia con o senza armatura.

    COMPONENTI - FORMULE E RICETTE RICAVATE DALLA LETTERATURA TECNICA COEVA
    I componenti principali dell’impasto sono il cemento Portland, con funzione legante, l’aggregato costituito da sabbia e ghiaia o frantumi della pietra che si vuole imitare e pigmenti diversi per ottenere specifiche cromie.
    Alcuni esempi di ricette, che vengono qui richiamati, forniscono qualche informazione sulla destinazione del calcestruzzo e sulla sua composizione teorica, ma nessuna informazione riferibile a specifiche architetture. Rappresentano indizi sulle caratteristiche dei materiali artificiali che hanno contraddistinto l’architettura e l’edilizia tra la fine dell’ottocento e i primi due decenni del novecento.

    Manuali (proporzioni in volume)
    -Mazzocchi [1915]: cemento 2 parti - sabbia 1 parte - ghiaia 1 parte> -Ghersi [1915]: cemento 4 - sabbia 1 - ghiaia 1
    -Donghi [1925]: cemento 4 - sabbia 1 - ghiaia 1
    -Rizzi [1927]: cemento 1 - sabbia 2 - ghiaia 4
    Società Italiana dei Cementi e delle Calci Idrauliche (proporzioni in volume)
    -Calcestruzzo per ornamentazioni: cemento 2 parti - sabbia 1 parte - ghiaia 1 parte
    -Calcestruzzo per pietre artificiali: cemento 1 - sabbia 2 - ghiaia 4

    COMPONENTI - VERIFICHE SPERIMENTALI
    Sono riportati esempi appartenenti al repertorio formale e materico di edifici di varia natura, e non solo liberty. Come criterio discriminante sono stati scelti la composizione dell’aggregato ed il rapporto legante/aggregato.
    -Teatro Donizetti del 1898 a Bergamo (arch. P. Via): decorazioni della facciata con aggregato composto da frammenti di Rosso ammonitico veronese.
    -Palazzo già della Borsa del 1901 in piazza Cordusio a Milano (arch. L. Broggi): campiture con aggregato di cristalli di calcite.
    -Oratorio Pesenti del 1904 a Montecchio (Bergamo): gli elementi decorativi e lo zoccolo con aggregato di dolomia frantumata e cristalli di calcite; le campiture con aggregato di sabbia.
    -Villa Gajo del 1907 a Parabiago (Milano): i pilastrini della recinzione con aggregato di cristalli di calcite e/o di frammenti calcare e rapporto 1:1; le decorazioni della recinzione con aggregato di cristalli di calcite, di frammenti calcare e sabbia e rapporto 2:3.
    -Grande Albergo del 1909-11 al Campo dei Fiori (Varese - arch. G. Sommaruga): i fregi e i decori del corpo centrale con aggregato di frammenti calcarei e rapporto 1:1; i rivestimenti con aggregato di sabbia e rapporto 2:1.
    -Edificio residenziale del 1912 in via Boccaccio 37 a Milano: gli elementi decorativi con aggregato di calcari frantumati e rapporto 1:1; gli elementi figurati (statue) con un aggregato di cristalli di calcite e quarzo oppure un aggregato di sabbia, il rapporto è 2:1; gli elementi dei balconi presentano un doppio strato: quello esterno ha un aggregato di calcari frantumati con rapporto 2:1. Gli intonaci di rivestimento si differenziano a seconda delle tipologie: quelli colorati con aggregato di cristalli di calcite e rapporto 1:1; quelli a bugnato con rocce frammentate e rapporto 2:1; quelli di campitura con aggregato di sabbia e rapporto 2:1.
    - L'uso di cemento Portland è molto frequente nelle malte per stuccatura impiegate negli interventi di restauro di edifici monumentali a partire dalla fine del XIX secolo.

    PROVENIENZA DELLE MATERIE PRIME

    1. Calce fortemente idraulica (fino al 30% di argilla)

    • Provincia di Bergamo
      Alzano Lombardo, Scanzorosciate, Villa di Serio: Sass de la lüna (Cretacico, Albiano).

    2. Cemento idraulico (fino al 40% di argilla)

    • Provincia di Lecco
      Acquate (lago di Lecco): Formazione San Giovanni Bianco (Triassico; Carnico).

    • Provincia di Bergamo
      Nembro: Calcare di Domaro (Giurassico, Domeriano).
      Sedrina: Calcare di Domaro.
      Tavernola Bergamasca: Calcare di Domaro.
      Calusco d’Adda: Scaglia lombarda (Cretacico-Eocene medio).

    • Provincia di Brescia
      Villa-Carcina: Formazione del Medolo (Giurassico, Domeriano).
      Virle: Formazione della Corna (Retico sup. – Pliensbachiano).
      Capriolo: Majolica (Cretacico, Neocomiano – Barremiano).