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


MATERIALI LAPIDEI ARTIFICIALI - Prodotti Ceramici

  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
  

   

La commissione Beni Culturali-NORMAL ha pubblicato, nel 1998, la Norma UNI 10739 riguardante i termini e le definizioni relativi ai materiali ceramici ed alle tecnologie connesse alla loro preparazione.

Per CERAMICA si intende:
"Materiale inorganico, non metallico, ottenuto da materie prime minerali, foggiato a freddo e consolidato in modo irreversibile mediante cottura".
La materia prima più importante è l'argilla; un materiale di deposito sedimentario a grana finissima, plastico, costituito da una mescolanza di minerali delle argille (fillosilicati come illite, montmorillonite, ecc.) con quarzo, feldspati, carbonati e miche e derivato dall'alterazione chimico-fisica delle rocce silicatiche.
Si riporta poi un elenco delle località di cava della materia prima in Lombardia.

PREPARAZIONE DELL'IMPASTO

IMPASTO
Porzione strutturale di un manufatto ceramico; oppure miscela di argille, ed eventualmente materiali non plastici, idonea ad essere lavorata per l'ottenimento di un prodotto ceramico. L'impasto si definisce semplice se costituito da una sola argilla, composto se costituito da più materie prime. L'impasto può essere allo stato secco, plastico o fluido (barbottina), in funzione della tecnica di foggiatura adottata.
L'impasto è costituito in modo che i suoi componenti sviluppino tutte le funzioni richieste dal processo di lavorazione ceramica, in crudo e durante la cottura. In crudo, i minerali argillosi sviluppano l'azione legante, mentre tutti gli altri componenti minerali (quarzo, feldspati, carbonati) e la chamotte diminuiscono la plasticità e fungono da scheletro. L'azione legante in cotto è sviluppata ancora dai minerali argillosi, eventualmente insieme ai carbonati e, negli impasti dove si sviluppa una fase fusa, ai feldspati. La funzione di scheletro, durante la cottura, è sviluppata dai componenti meno reattivi, generalmente costituiti da quarzo e chamotte. La stessa funzione è sviluppata anche dai feldspati nel caso di cotture al di sotto di circa 1000°C, e i carbonati per temperature inferiori a circa 750°C. Infine, nei materiali cotti alle più alte temperature e ricchi di fase vetrosa, lo scheletro è rappresentato anche dalle fasi cristalline di neo-formazione come la mullite.

PLASTICITA'
Caratteristica degli impasti che consiste nella possibilità di essere deformarti, in crudo, senza rompersi e mantenendo la forma acquisita anche dopo l'eliminazione della sollecitazione meccanica che ha provocato la deformazione. I minerali argillosi, in presenza di adeguata quantità d'acqua, sono i componenti maggiormente in grado di impartire plasticità.

SCHELETRO
Componente di un impasto ceramico scarsamente reattivo durante la cottura. Materiali tipici che costituiscono lo scheletro sono: quarzo, feldspati, miche, chamotte. Lo scheletro rappresenta la frazione più grossolana dell'impasto e comprende la frazione detritica dell'argilla e l'eventuale sgrassante aggiunto, non comprende invece eventuali noduli argillosi (argillaceous rock fragments ARF, bonherz).

SGRASSANTE
Materia prima o componente mineralogico degli impasti che ha la funzione di diminuire la plasticità. Tutti i minerali non argillosi e le materie prime povere di componente argillosa sono adatti a svolgere questa funzione. Gli sgrassanti più comuni sono rappresentati da sabbie ricche di quarzo e da chamotte.

FOGGIATURA

FOGGIATURA
Insieme delle operazioni necessarie a dar forma all'oggetto. L'impasto da foggiare può trovarsi allo stato secco, plastico o di sospensione acquosa. La forma può essere data direttamente dalle mani del foggiatore (modellazione plastica) o essere ottenuta con l'ausilio di stampi (stampatura, colaggio, pressatura), sagome (calibri, filiere) o strumenti in genere. Alcuni tipi di foggiatura richiedono l'ausilio di apposite macchine (tornio, pressa, trafila).
Il raggiungimento della forma desiderata può richiedere la realizzazione separata di singole parti (es. colombini, lastre) e il loro successivo assemblaggio. Sono anche possibili tecniche miste come ad esempio la foggiatura a stampo su ruota.

TORNIO
Macchina utilizzata per la foggiatura di una massa plastica alla quale imprime un movimento di rotazione.
Esistono due tipi di tornio: semplice e composito. Il tornio semplice è un disco che può ruotare, infulcrato centralmente, messo in movimento dal vasaio stesso o da un aiutante. La ruota può presentare una cavità al centro della sua faccia inferiore e ruotare su un perno fisso oppure il perno può sporgere dalla faccia inferiore della ruota stessa e girare in una sede fissa. Nel tornio composito il movimento rotatorio viene trasmesso al disco su cui si foggia (girella) da un altro dispositivo, generalmente costituito da un altro disco coassiale, situato inferiormente e messo in rotazione a piede.

TORNIO (FOGGIATURA AL)
Foggiatura allo stato plastico per la realizzazione di forme a sezione circolare. Prevede l'uso di un tornio su cui la palla d'argilla viene gettata e foggiata, con mani e strumenti, quando il tornio è in rotazione. L'opposizione tra la forza centrifuga e la pressione delle mani fa salire la parete del vaso. Se sul tornio è fissato uno stampo, una parte della forma sarà determinata da quest'ultimo e l'altra dalle mani del foggiatore.

ESSICCAMENTO

ESSICCAMENTO
Processo di rimozione, per evaporazione, dell'acqua non combinata da una materia prima ceramica o da un prodotto ceramico. Si dice naturale se avviene per semplice evaporazione all'aria e forzato se condotto per mezzo di un riscaldamento a bassa temperatura.

RITIRO
Diminuzione delle dimensioni che l'oggetto foggiato subisce durante le fasi di lavorazione successive. Si può distinguere tra il ritiro in essiccamento (o in crudo), conseguente all'allontanamento dell'acqua di lavorazione, e il ritiro in cotto, conseguente alle trasformazioni avvenute durante la cottura.

COTTURA

ATMOSFERA DI COTTURA
Miscela di gas e fumi che circondano i prodotti durante la cottura.

ATMOSFERA OSSIDANTE
Atmosfera in cui la presenza di ossigeno in eccesso determina un'azione ossidante nei confronti del materiale durante la cottura. In particolare favorisce la formazione di ossido ferrico di colore rosso.

ATMOSFERA RIDUCENTE
Atmosfera povera di ossigeno che determina la riduzione dei composti ossidati presenti nei materiali in cottura. Un'atmosfera riducente contiene in genere ossido di carbonio, carbone (sotto forma di fumo), idrogeno e anidride solforosa. In particolare favorisce la formazione di ossido ferroso di colore nerastro.

COTTURA
Trattamento termico che provoca trasformazioni chimico-fisiche irreversibili, necessarie ad ottenere i requisiti estetici e di resistenza meccanica e chimica desiderati, sia per quanto riguarda l'impasto che, eventualmente, rivestimenti e decorazioni.
Se mediante un'unica cottura si raggiunge il consolidamento di impasto e rivestimento si parla di monocottura; quando l'impasto è sottoposto a una prima cottura, a cui segue l'applicazione di un rivestimento e quindi una seconda cottura si parla di bicottura.
La cottura può essere effettuata a cielo aperto o all'interno di una struttura chiusa, fissa o temporanea (forno).

RIVESTIMENTI

INGOBBIO
Rivestimento opaco, mat, poroso, in genere cristallino oppure amorfo, poco o non greificato, di varia colorazione. La sua composizione può essere argillosa o silicea, conforme al tipo di impasto su cui è applicato. L'ingobbio ha la funzione estetica di nascondere il colore dell'impasto, mentre per la impermeabilizzazione è necessaria l'applicazione successiva di un rivestimento vetroso. L'ingobbio, applicato quando l'oggetto è allo stato di durezza cuoio, può essere lucidato e in questo caso conserva le tracce del trattamento subito.

PATINA CERAMICA
Rivestimento opaco, più o meno lucido, di spessore sottile e almeno in parte greificato. La materia prima è rappresentata dalla frazione più fine di argille illitiche, separata per sedimentazione.

RIVESTIMENTO
Sottile strato di materiale che ricopre l'impasto. Può essere di natura vetrosa (vetrina, smalto) o avere caratteristiche simili agli impasti ceramici (ingobbio, patina) oppure essere a freddo.
Componenti fondamentali dei rivestimenti vetrosi sono: la silice, indispensabile per ottenere un vetro, i fondenti (es: composti del piombo o dei metalli alcalini) e gli stabilizzanti (es: composti degli alcalino terrosi e allumina). Possono essere aggiunte anche sostanze coloranti e/o opacificanti.
L'applicazione del rivestimento può avvenire sull'oggetto ancora crudo, parzialmente essiccato, o durante la cottura (salatura), o sul cotto, sia poroso che compatto. Il materiale di rivestimento può essere applicato per spolveramento, allo stato secco, o allo stato di sospensione acquosa per aspersione, immersione, pennellatura o spruzzatura.
Talvolta vengono applicate sulla superficie solo delle sostanze fondenti che reagiscono in cottura con l'impasto, portando alla formazione di un rivestimento vetroso.

SMALTO
Rivestimento vetroso opaco. La sua opacità è causata da una fitta sospensione di particelle aventi indice di rifrazione diverso da quello della massa vetrosa in cui sono disperse. Svolgono funzione opacizzante gli ossidi di stagno, zirconio, arsenico, antimonio, titanio.
Se lo smalto presenta cristalli ben visibili a occhio nudo si definisce cristallizzato.

VETRINA
Rivestimento vetroso trasparente, incolore o colorato. Può essere applicata direttamente sull'impasto o su ingobbio o su smalto.

DECORAZIONE

Intervento a finalità estetica non influente sulla forma dell'oggetto nelle sue linee essenziali. Può attuarsi in qualunque fase del processo produttivo. Infatti già intervenendo sulla composizione di impasti e rivestimenti si possono predeterminare particolari effetti decorativi, così come l'operazione di foggiatura può portare, contemporaneamente alla realizzazione della forma, anche alla creazione di elementi ornamentali. Ma è soprattutto nelle fasi successive alla foggiatura che si apre un ampio ventaglio di possibilità decorative, intervenendo sulla superficie dell'oggetto, sia asportando materiale che applicando materiale. Quest'ultimo caso comprende molti tipi di decorazione il cui risultato finale dipende dal tipo di materiale applicato, dallo stato e tipo di superficie su cui si interviene e dalla tecnica di applicazione adottata.

PRODOTTI

BISCOTTO
Prodotto semilavorato che ha subìto una prima cottura (biscottatura) in preparazione dell'applicazione del rivestimento. La temperatura di biscottatura può essere inferiore a quella della successiva cottura del rivestimento, come nella lavorazione della porcellana e del gres, oppure superiore, come in genere nella produzione della maiolica. La temperatura di biscottatura è compresa fra 850°C e 1000°C.

BISCUIT
Prodotto in porcellana senza rivestimento.

BONE CHINA
Tipologia di porcellana tenera, prodotta con un impasto che contiene almeno il 25% e fino al 50% di cenere d'ossa. Inventata in Inghilterra nella prima metà del XVIII secolo, è diffusa praticamente solo nel mondo anglosassone.

CHAMOTTE
Materiale ceramico privo di rivestimento vetroso, anche di scarto, appositamente macinato oppure cotto direttamente in piccola pezzatura. Viene introdotta negli impasti ceramici con funzioni di sgrassante e inerte.

DEGOURDI
Indica il biscotto della porcellana.

FAENZA
Termine ormai desueto per indicare un materiale ceramico ad impasto poroso, colorato, per lo più raffinato e valorizzato dall'applicazione di un rivestimento (faenze ingobbiate, faenze con vetrina e faenze smaltate).

FAENZA SILICEA
Prodotto ceramico a impasto poroso, bianco o colorato, a composizione prevalentemente silicea, con rivestimento vetroso ed eventualmente ingobbio siliceo sotto vetrina.

GRES
Tipologia ceramica a corpo compatto, cioè dotato di porosità praticamente nulla, conseguente alla presenza di una componente vetrosa in quantità dell'ordine del 40-50%. Il colore può variare moltissimo, ma in ogni caso il prodotto può essere utilizzato senza o con rivestimento rappresentato da uno smalto o da una vetrina applicati in crudo o in cotto.

MAIOLICA
Tipologia di ceramica ad impasto poroso, colorato, raffinato ed avente quale caratteristica peculiare la presenza di uno smalto. Possono essere presenti anche uno strato di ingobbio sotto lo smalto e/o uno strato di vetrina sopra lo smalto. Quest'ultima valorizza gli effetti estetici dello smalto e della decorazione sotto la vetrina.
La fabbricazione della maiolica prevede almeno due cotture. La prima, denominata biscottatura, è attualmente eseguita ad una temperatura imtorno ai 950°C; la seconda, destinata alla maturazione del rivestimento, è eseguita ad una temperatura leggermente inferiore (circa 920°C).

PORCELLANA
Prodotto ceramico compatto, bianco e a volte traslucido. Mentre la porosità aperta è pressochè nulla, la porosità chiusa può raggiungere anche valori del 5%. Il materiale è prevalentemente costituito da una fase vetrosa, per cui la componente cristallina (per lo più mullite) non supera il 40%.
La porcellana viene usualmente suddivisa in diverse varietà sulla base di differenti criteri, fra i quali uno dei più comunemente usati è la temperatura di cottura. La porcellana dura, formata da un impasto di caolino, feldspato e quarzo (50:25:25), richiede una temperatura superiore a 1280°C, mentre la porcellana tenera (che comprende la cosiddetta bone china) si cuoce intorno ai 1200°C.
La porcellana presenta per lo più un rivestimento trasparente che viene applicato in crudo o dopo una prima cottura del manufatto a 800-900°C. Il prodotto precotto per la smaltatura viene denominato degourdi. I componenti del rivestimento sono gli stessi dell'impasto, ma in proporzioni tali da conferire alla miscela una maggiore fusibilità.
Per favorire lo sviluppo di un maggior grado di bianco, la cottura della porcellana si effettua con un primo periodo di riscaldamento in atmosfera ossidante, una fase ad elevata temperatura in atmosfera riducente e un processo di raffreddamento in atmosfera pressochè neutra.

TERRACOTTA
Materiale poroso e colorato ottenuto dalla cottura di argille contenenti minerali di ferro, a livelli termici in genere al di sotto dei 1000°C. Il materiale cotto assume una colorazione rossa in presenza di un'atmosfera ossidante; l'eventuale presenza di calcio e la sua reazione con il ferro fanno virare il colore verso tonalità giallastre. Un'atmosfera riducente porta all'ottenimento di colorazioni grigiastre più o meno scure.
Per i laterizi vale la definizione di terracotta.

TERRAGLIA
Materiale ceramico poroso, fine e di colore bianco, il cui impasto è costituito da una miscela di differenti materie prime. In base alla costituzione dell'impasto, si distinguono la terraglia calcarea, detta anche tenera, e la terraglia feldspatica, detta anche forte; composizioni intermedie sono dette semiforti.
L'impasto per terraglia tenera è fondamentalmente costituito da un'argilla plastica, un calcare e una sabbia quarzifera (50-30-20 all'incirca); la cottura avviene in due fasi: biscottatura a circa 1000°C e cottura del rivestimento a 900-950°C.
La terraglia forte è costituita da un impasto con la seguente costituzione: argilla 55-60%, sabbia quarzifera 25-30%, feldspato 10-15%. Durante la cottura, il feldspato genera una fase fusa che assicura resistenza meccanica all'impasto, riducendone parzialmente la porosità.
I manufatti in terraglia forte sono per lo più impermeabilizzati con una vetrina applicata su biscotto. La biscottatura si effettua a circa 1250°C e la seconda cottura a 1100 - 1150°C.

DIFETTI

CALCINELLO
Grumo di calcite secondaria, con dimensioni dell'ordine del millimetro o più, la cui formazione è dovuta alla presenza di ossido di calcio libero nel prodotto finito. La formazione di calcite determina un aumento di volume che può provocare il distacco di una scheggia del materiale che separa il grumo dalla superficie esterna e il successivo sgretolamento dello stesso grumo di calcite. L'ossido di calcio libero costituiva il residuo della decomposizione di calcite primaria, che non aveva potuto regolarmente reagire con la matrice silicatica circostante.

CAVILLO
Difetto del rivestimento vetroso. Si manifesta come un sistema, più o meno articolato, di esili fessure che non proseguono nel substrato. Il cavillo di origine primaria compare già durante la cottura, nella fase del raffreddamento, a causa dell'eccessiva contrazione del rivestimento rispetto all'impasto ceramico. Il cavillo di origine secondaria, detto anche tardivo, si manifesta invece a distanza di tempo dopo la fabbricazione del manufatto, per lo più a causa di una espansione del substrato conseguente ad assorbimento di umidità.
Questo difetto può essere indotto volutamente per ottenere un effetto decorativo.

USI DEI PRODOTTI CERAMICI

L'uso dei laterizi nelle murature è diffuso in Italia settentrionale soprattutto nella pianura Padana. La pianura è ricca di depositi argillosi da cui è possibile prelevare l’argilla, la materia prima necessaria per la fabbricazione dei laterizi.
Non sono disponibili studi generali sui laterizi utilizzati nell'architettura; si possono però riportare alcune caratteristiche.
Sono prodotti utilizzando materiale disponibile localmente: argille dei depositi alluvionali recenti che interessano tutta la bassa pianura; argille dei depositi glaciali ("ferretto") che affiorano nell'alta pianura.
La forma dei laterizi è sempre stata quella prismatica, ma variazioni dimensionali sono evidenti sia da una località all'altra sia nel corso del tempo.
Tenendo presente che i vari procedimenti di formatura, di cottura e di essiccazione producono piccole variazioni nelle caratteristiche dei laterizi, si osserva generalmente una porosità molto alta (25-30% ed oltre). Le variazioni prima accennate portano ad un diverso comportamento nei confronti degli agenti atmosferici; il fenomeno che maggiormente minaccia i laterizi è la cristallizzazione di sali conseguente all'evaporazione dell'umidità contenuta nei laterizi stessi. L'umidità, in un materiale lapideo, può essere presente per diverse cause: penetrazione diretta di acqua piovana, risalita capillare dal terreno, condensazione di umidità dell'aria circostante. L'umidità mobilizza i sali solubili provenienti dal terreno o dalle malte di allettamento o dai laterizi stessi; i sali migrano insieme con l'umidità attraverso le murature, quando si presentano le condizioni per l'evaporazione dell'acqua, i sali cristallizzano causando il fenomeno dell'efflorescenza. I risultati visibili sui manufatti sono ampie fasce biancastre, soprattutto nelle parti basse delle murature, oppure cadute di intonaci oppure perdite di scaglie anche cospicue e disgregazioni dei singoli laterizi.
Il ruolo dei laterizi nell'architettura milanese è stato molto importante nell'età comunale e nell'età delle Signorie (a Milano: chiesa di Sant’Ambrogio, chiesa di San Simpliciano, chiesa di San. Vincenzo in Prato; Castello Sforzesco). In altre città lombarde (Pavia, Lodi, Crema, Cremona, Mantova) i laterizi erano addirittura insostituibili a causa della distanza dalle cave e quindi della difficoltà di approvvigionamento di materiali lapidei naturali.
Le terrecotte decorative, utilizzate abbondantemente nell'architettura del Rinascimento, presentano caratteristiche simili sia nella composizione che nei fenomeni di degrado. La foggiatura era effettuata per stampatura pressando cioè l'impasto in stampi; in tal modo si ottenevano decorazioni modulari che permettevano di ridurre i tempi ed i costi di fabbricazione (a Milano: tribuna di S.Maria delle Grazie, facciata dell'Ospedale Maggiore).

PROVENIENZA DELLE MATERIE PRIME

I sedimenti alluvionali che occupano una parte del territorio dell’attuale regione Lombardia, e che contengono cospicue lenti di argille, sono stati oggetto di intensa coltivazione con la contemporanea installazione di fornaci per laterizi. Le argille si trovano sia nell’alta pianura (Ferretto, depositi morenici della glaciazione Mindel) sia nella bassa (depositi morenici della glaciazione Würm).

  • Provincia di Novara
    Fiume Ticino: Oleggio.
    Torrente Agogna: Solarolo, Proh.

  • Provincia di Varese
    Fiume Olona: Biumo.

  • Provincia di Como
    Lago di Como: Lenno

  • Provincia di Lecco
    Fiume Adda: da Olginate a Imbersago.

  • Provincia di Sondrio
    Torrente Frodolfo: Sant’Antonio (Bormio).

  • Provincia di Milano
    Groane: da Cogliate, a Garbagnate, a Bollate.
    Brianza: Ronco Briantino.
    Fiume Lambro: Briosco e Lambrugo; Villa Fornaci e Gessate.
    Fiume Adda: Trezzo.

  • Provincia di Bergamo
    Fiume Adda: Osio Sotto, Mapello.
    Tra Adda e Serio: Caravaggio
    Torernte Cherio: Trescore Baleario, San Paolo d’Argon.
    Val Seriana: Gazzaniga, Nese.

  • Provincia di Brescia
    Franciacorta (lago d’Iseo): Borgonato, Torbiato, Colombaro, Cremignane.
    Fiume Mella: Castel Mella; Capriano del Colle; Milzanello.
    Val Trompia: Bovegno.

  • Provincia di Pavia
    Fiume Po: in prossimità di entrambe le rive.
    Torrente Scrivia: Casei Gerola.
    Torrente Staffora: Rivanazzano, Voghera.
    Val Tidone: Valverde (Arenarie di Ranzano, Eocene - Oligocene).

  • Province di Lodi, Cremona e Mantova
    Lenti argillose nei depositi della pianura a 4-6 metri di profondità dal piano campagna (Cremona, Villa Pasquali).