Protezione antisismica: dagli antichi una ricetta di difesa

La parola calcestruzzo deriva dal latino calcis structio, cioè struttura a base di calce. Le murature in calcestruzzo di epoca romana (citate da Plinio il Vecchio nella Naturalis Historia e da Vitruvio nel De Architectura) venivano indicate col termine di opus caementitum. Solo a partire dal XVIII sec. vengono chiamati calcestruzzo i conglomerati artificiali, costituiti da cemento come legante e da aggregati con funzione di inclusi. Questo non corrisponde al caementum (rottame di pietra) utilizzato dai Romani nell’antichità per la costruzione di imponenti strutture.

Il caementum nella maggior parte delle opere romane fu infatti impiegato come riempimento tra i paramenti esterni in mattoni o in pietra che fungevano da casseforme permanenti e venivano riempiti di malta in cui venivano calati a mano, più o meno regolarmente, pietrame e laterizi (strutture “a nucleo”).
In passato l’utilizzo della pozzolana, risultò fondamentale nella realizzazione di strutture particolarmente resistenti. Scrive infatti Vitruvio nel capitolo VI del secondo dei suoi dieci libri del De Architettura, che la pozzolana di Cuma “fa gagliarda non solo ogni specie di costruzione, ma particolarmente quelle che si fanno in mare sott’acqua”.
Le strutture romane in calcestruzzo venivano realizzate per deposizione di strati successivi di elementi lapidei di varie dimensioni e natura: scaglie di tufo, di travertino, di pomice o laterizi venivano alternati a strati di malta ben pressata per colmare tutti gli interstizi. In questo modo si potevano distribuire in stratigrafia diversi tipi di materiale lapideo: in basso le pietre ad alto peso di volume, in alto e nelle volte, quelle più leggere.

Per alleggerire la struttura spesso nell’alternanza tra malta e frammenti si faceva in modo che la malta non entrasse troppo tra gli interstizi, lasciando spazi vuoti tra gli elementi lapidei che risultavano collegati solo in superficie. Molto si è discusso sulle ricette che adottavano i Romani nella realizzazione dei calcestruzzi, vista l’elevata durabilità e le buone caratteristiche tecniche che presentano ancora oggi. Vitruvio riporta la ricetta per la realizzazione di un buon calcestruzzo, sottolineando l’importanza dell’impiego della pozzolana oltre a un accurato uso della sabbia (ben lavata e non di mare) e della calce, derivata da cottura di una pietra pura (di pietra bianca o di selce, come asserisce Vitruvio), compatta e dura. Vale la pena sottolineare che le indicazioni sulla compattezza e sul colore bianco della pietra da cuocere indirizzassero le maestranze verso la scelta di una pietra che oggi noi sappiamo essere un calcare puro, compatto, con un alto contenuto di CaO nel prodotto cotto e che dava luogo ad una calce spenta Ca(OH)2, grassa. La presenza di impurezze (presenti in calcari porosi e colorati), invece, diminuiva il contenuto di CaO nella pietra cotta e aumentava la magrezza della calce spenta.

La scelta ricadeva quindi per lo più su pietre calcaree pure, oppure su pietre a elevato contenuto di silice che fornivano calci ad alta idraulicità (vedi Ponte di Augusto a Narni).
Vitruvio dà ulteriori indicazioni per la preparazione della calce: “se poi rimarrà attaccata al ferro a guisa di glutine, indicherà essere grassa e ben macerata, e sarà ciò prova più che sufficiente per crederla ben preparata”.
Egli, inoltre, suggerisce le dosi di malta e aggregato per la confezione di un buon calcestruzzo: pezzi di tufo utilizzati in una malta costituita da pozzolana (2 parti) e calce (1 parte); per i pavimenti, 3 parti di rottami di mattoni ed una di calce o 5 di pietra frantumata (che stanno all’interno di una mano) e 2 parti di calce, o ancora 2 parti di pietra con 1 di cocciopesto e 1 di calce.
Per la messa in opera si dovevano costipare sia le malte che i calcestruzzi con mazze di ferro per eliminare l’acqua in eccesso.
La differenza sostanziale tra l’opus caementitium Romano e il calcestruzzo moderno consiste non solo nel sistema della posa in opera (a gettata e non per strati successivi di malte e pietra/laterizi come per i Romani), ma soprattutto nel tipo di legante impiegato; nel calcestruzzo moderno viene usato, infatti, un legante idraulico (il cemento), mentre in passato era utilizzata calce aerea resa idraulica per l’aggiunta di pozzolana naturale o artificiale (frammenti di laterizi).
La diffusione delle costruzioni in calcestruzzo inizia nella seconda metà del XIX sec. Quando fanno la loro comparsa i moderni leganti idraulici.
Attualmente il calcestruzzo è un materiale largamente impiegato nella realizzazione di edifici, strade, ponti, dighe ecc. e ciò a causa della forte riduzione dei costi del legante (cemento) e per le sue notevoli doti di resistenza meccanica. Le proprietà macroscopiche del calcestruzzo dipendono dalle proprietà dei suoi elementi costitutivi: cemento (legante), aggregato (pietrisco, ghiaia, sabbia), acqua e additivi. Il prodotto finale (calcestruzzo) presenta caratteristiche di elevata durezza e resistenza.

Ma quali dei due calcestruzzi può essere più idoneo alle costruzioni e difenderci dai gravi danni dei terremoti?
Il moderno più rigido e duro o l’antico particolarmente leggero e più flessibile?
Luigi Dell’Aglio riporta in un articolo sul Sole 24 Ore del Giugno 2002 che il metodo più efficace e hi-tech per schivare i danni di un terremoto si basa su un’intuizione di 2.500 anni fa.
Nella Naturalis Historia, Plinio il Vecchio racconta che il tempio di Diana, a Efeso, era scampato alle più violente scosse telluriche perché le sue fondamenta erano protette da “uno strato di frammenti di carbone e da un altro di velli di lana“.
Quando arrivavano le scosse, l’edificio sacro non ondeggiava paurosamente: scivolava dolcemente sul terreno, e rimaneva indenne. In Cina, nella provincia di Sanxi, nel 313 d.C., con tecniche analoghe, era stato costruito un monastero che, insieme con un tempio eretto nell’anno 1056, ha sfidato terremoti disastrosi, di cui uno di grado 8,2 della scala Richter.
Dobbiamo re‐imparare dagli antichi? Forse ci avevano fornito le indicazioni giuste per la costruzione e le abbiamo dimenticate? Quando costruiamo ricordiamoci come scriveva già duemila anni fa Plinio il Vecchio in Naturalis Historia “Dove la terra ha tremato, tremerà ancora”.

Articolo di Fabio Fratini e Elena Pecchioni
Il presente articolo è tratto da Forum Italiano Calce News (aprile 2009)
Forum Italiano Calce – www.forumcalce.it

Nella foto il ponte di Augusto a Narni


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