I materiali da costruzione nell’edilizia storica

L’analisi dei manufatti storici e il loro intervento di restauro è finalizzato alla conservazione degli elementi al fine di mantenere condizioni sufficienti da permetterne l’uso e la permanenza delle opere. Ma conservare significa anche salvaguardare gli elementi che oggi non riusciamo a decifrare ma che un giorno saranno interpretabili lasciando intatta dunque la possibilità di usare diverse forme di analisi per approfondirne lo stato. E’ necessario dunque adottare requisiti di insostituibilità degli elementi in nome delle specificità degli elementi che lo compongono.

I materiali infatti rappresentano l‘elemento fisico di un processo creativo che contiene riferimenti storici, artistici e culturali.

Prendiamo ad esempio gli intonaci: attraverso l’analisi di questi componenti (aggregati, leganti, additivi) è possibile risalire alle zone di approvvigionamento, scoprire quali fossero i rapporti sociali, economici tra le aree interessate, capire come venivano composti, da quali maestranze. Se vi sono presenti in un manufatto storico diversi strati è possibile capire le trasformazioni che l’edificio ha subito nel corso della storia e l’immagine che ha assunto. In alcuni casi si è in grado di utilizzare il materiale per datare post quem un manufatto attraverso l’individuazione di un materiale specifico.

Ad esempio a Genova la pozzolana (roccia incoerente derivata dal deposito di lapilli e cenere) è stata impiegata in ambito delle costruzioni solo dopo il 1612 (dato fornito da fonti storiche) e quindi la presenza di questo materiale fa si che l’edificio sia stato realizzato dopo questa data.

Metodi di analisi dei materiali

E’ importante dunque conoscere e caratterizzare i materiali, sia tradizionali e contemporanei per avere un quadro più completo delle caratteristiche generali del manufatto dal punto di vista dei materiali e della sua storia. Inoltre questa analisi consente di avere informazioni tali per procedere correttamente a valutare le caratteristiche, le proprietà e lo stato di conservazione delle opere. Infine è possibile prevedere il comportamento delle stesse in relazione a mutate situazioni a livello ambientali e di compatibilità con altri materiali.

Pietra pozzolana.

Pietra pozzolana.

I materiali per essere analizzati vanno descritti in maniera puntuale e precisa: questa operazione è denominata caratterizzazione. Consiste nella descrizione macroscopica mediante esami di laboratorio, sviluppare una conoscenza delle caratteristiche fisiche e morfologiche, conoscere la composizione chimica e granulometrica e valutarne le proprietà. Nel corso degli ultimi anni sono state sviluppate moltissime tecnologie per l’analisi dei materiali.

Innanzitutto è possibile utilizzare metodi di tipo empirico, basati su percezioni sensoriali (quindi attraverso tatto, vista, udito, olfatto e gusto) e poi metodi di natura scientifica, basati sul prelievo dei materiali e analisi specifiche.

Questi metodi scientifici sono utilizzati per determinare la composizione chimica e mineralogica negli elementi. La composizione chimica può essere di natura quantitativa o qualitativa: nel caso di analisi quantitativa vengono definiti le quantità dei composti mentre re a livello qualitativo sono definiti i singoli componenti. L’analisi mineralogica invece individua la natura delle fasi cristalline che compongono il materiale.

Esistono diverse tecnologie applicate alla analisi chimica e mineralogica tra cui le spettrometrie e le analisi termiche. In fine sono poi realizzate analisi morfologiche e microstrutturali attraverso la microscopia.

Caratteristiche dei materiali da costruzione

I materiali da costruzione si caratterizzano attraverso diversi parametri ricorrenti che possono essere riassunti in: Peso specifico, Isotropia o Anisotropia (differenze di comportamento in relazione alla direzione in cui si effettuano le prove), porosità (presenza di cavità che possono alterare le caratteristiche di resistenza meccanica, conduzione del calore ecc…), permeabilità (capacità del materiale di essere attraversato da fluidi), capacità di imbibizione e assorbimento, gelività (capacità di subire l’azione disgregatrice del gelo) e lavorabilità. Sono moltissime anche le caratteristiche meccaniche (in relazione alle sollecitazioni e alle risposte del materiale), le proprietà fisiche, termiche, elettriche, chimiche e magnetiche.

I materiali normalmente sono raggruppati in base alle loro caratteristiche atomiche e microstrutturali; in relazione a ciò è possibile individuare materiali metallici, ceramici, polimerici e composti. I materiali polimerici sono prevalentemente costituiti da composti organici naturali e sintetici: tra i più conosciuti il legno e le resine. I materiali compositi sono costituiti dalla combinazione artificiale di due o più materiali.

In relazione invece alle tecniche di lavorazione e di produzione e delle funzioni che i materiali da costruzione assolvono è possibile stabilire un’altra classificazione in materiali naturali lignei (legno), materiali naturali litici (pietre), materiali artificiali metallici e materiali artificiali litoidi (ceramiche, malte e vetri). Prendiamo in analisi i materiali litici per esempio.

I materiali litici

I materiali litici sono tutti quei materiali naturali derivati dalla lavorazione o semilavorazione delle rocce. Questi materiali in relazione al loro impiego nelle costruzioni possono essere suddivisi in materiali coerenti (quindi murature, rivestimenti, decorazioni) e incoerenti (malte e materiali ceramici). I materiali coerenti sono frutto di processi di formazione delle rocce che determinano la loro struttura e la composizione (magmatiche, sedimentarie, metamorfiche).  I materiali incoerenti invece sono di carattere sedimentario: è possibile distinguerli in sedimenti continentali e marini; in relazione alla loro composizione chimica è possibile individuare sedimenti silicei, calcarei e argillosi.

I materiali litici

Il granito è una pietra magmatica.

Per riconoscere i materiali coerenti come le pietre utilizzate nelle costruzioni è necessario, per una analisi accurata, l’assistenza di un geologo che in primo luogo verificherà le caratteristiche del materiale attraverso strumenti ottici, radiografie e analisi termiche.  E’ possibile inoltre individuare le principali tecniche di lavorazione di questi materiali attraverso le tracce sugli elementi posti in opera e attraverso fonti documentarie.

Le tecniche di lavorazione delle pietre

Le principali tecniche di lavorazione delle pietre individuate da Bessac sono: lo spacco, la sbozzatura, la segagione, la squadratura, la sagomatura, la levigatura, la lucidatura e la tornitura.

Lo spacco consiste nella fratturazione della roccia con il martello, la sbozzatura è una lavorazione primitiva per conferire caratteristiche di forma agli elementi, la segagione avviene con seghe rettilinee, la squadratura permette di trasformare elementi sbozzati in elementi regolari, la sagomatura è una operazione più raffinata per realizzare modanature. La levigatura consiste nel fregare le superfici dell’elemento in pietra con altre pietre o sostanze abrasive, la lucidatura avviene attraverso il passaggio di blocchi di piombo per conferire la lucentezza necessaria e la tornitura è realizzata mediante la lavorazione su un perno metallico o ligneo che ruota l’elemento.

Per il riconoscimento dei materiali litici incoerenti è necessario invece predisporre analisi granulometriche. Le classi granulometriche normalmente distinguono ciottoli, ghiaia, sabbia e pietrisco sulla base delle dimensioni. Inoltre mediante la caratterizzazione mineralogico-petrografica è possibile definire la composizione dei materiali e la descrizione della forma dei propri grani.

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