La costruzione con la calce nell’antichità

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La costruzione con la calce nell’antichità

Gli appunti che seguono, elaborati da Alessandra Alvisi, illustrano il contenuto di una delle lezioni tenute dal prof. Alessandro Viscogliosi presso la Scuola di Specializzazione in Beni Architettonici e del Paesaggio della Sapienza Università di Roma, nell’ambito del corso Restauro dei Monumenti, a.a. 2007-08. La lezione in oggetto, parte di un ciclo di seminari relativi alle tecniche costruttive nel mondo antico, si è svolta il 18 febbraio 2008, affrontando il tema della costruzione con la calce nell’antichità.

Delle origini della costruzione con la calce sappiamo veramente poco. Dove nasce la calce? Ovunque ci sia un focolare in cui il fuoco agisca dentro un recinto di pietre calcaree.
Sottoponendo del carbonato di calcio (CaCO3) a una forma di calore, si ottiene ossido di calcio (CaO) che, spento con l’acqua (H2O), dà idrossido di calcio (Ca(OH)2); a contatto con il carbonio dell’anidride carbonica dell’aria (CO2), l’idrossido di calcio cede idrogeno, l’anidride carbonica cede ossigeno, si butta fuori acqua e si ottiene nuovamente carbonato di calcio (CaCO3), realizzando così il sogno di ogni costruttore: la pietra artificiale. Questo processo si definisce carbonatazione.

CaCO3 + calore → CaO + CO2 [ossido di calcio + anidride carbonica]

CaO + H2O → Ca(OH)2 [idrossido di calcio]

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O [carbonato di calcio + acqua che evapora]

Si tratta dello stesso procedimento che rende prezioso e quasi indistruttibile l’affresco: sulla superficie dell’intonaco si crea un velo di cristalli di carbonato di calcio che incapsula i colori (a patto che non siano realizzati con solfati); il verde e il blu, infatti, essendo a base di zolfo (S), non reagiscono con il carbonato di calcio, per cui devono essere applicati a tempera successivamente alla presa: questa è la ragione per cui ci sono pervenuti affreschi con cieli apparentemente neri e rossi, perché l’azzurro e il lapislazuli sono andati perduti, dal momento che l’applicazione a secco è meno durevole nel tempo.

Alexandre Dumas, Il conte di Montecristo: il protagonista si trova all’interno del Castello di If, nella baia di Marsiglia, fortezza imprendibile dalle mura spesse diversi metri. In cella sente dei rumori, vede una pietra smuoversi dal muro e sbucare un vecchio, detenuto anch’esso, che stava tentando la fuga verso l’esterno. Il lettore potrebbe chiedersi: «Come fa un povero vecchio malato e denutrito a scavare in un muro di 7 metri?». Un muro di sette metri non carbonata mai interamente, all’interno resta “alla coque”: l’anidride carbonica penetra nella muratura solo fino ad una certa profondità.

Pantheon a Roma: caratterizzato da un muro perimetrale molto spesso allo scopo di avere un grande momento di inerzia e resistere alle spinte che si ingenerano nella cupola; sono presenti diverse nicchie sulla parete interna e nicchie tamponate su quella esterna (figg. 1-2). Le ragioni sono il minor peso e l’inferiore quantità di materiale utilizzato (quindi la riduzione dei costi). È probabile che i costruttori non sapessero che lo spessore sufficiente a resistere alle spinte della cupola e ad ottenere quindi un determinato momento di inerzia (funzione dello spessore e non della solidità) è al tempo stesso necessario anche per permettere all’aria di raggiungere l’interno della massa muraria e, quindi, consentirne la carbonatazione. Si ipotizza che il calcolo del citato spessore sia stato effettuato con il metodo del terzo medio.

Il mondo antico è fatto di “failed error” = prova e riprova: le cognizioni vengono raggiunte con la categorizzazione e sistematizzazione delle esperienze e conoscenze, frutto di tante prove ed errori. Si tratta di una prassi professionale tramandata da codificatore a codificatore, da padre in figlio, quella che oggi viene chiamata know-how, patrimonio di esperienze da trasmettere e incentivare. La grande peste nera del 1348 interrompe questa catena, creando uno iato nel susseguirsi dei costruttori; quando Firenze si rimette in sesto e riprende a costruire, questi saperi si sono dispersi e occorre aspettare che qualcuno si inventi qualcosa di nuovo.

Usi antisettici: la calce è l’unico disinfettante conosciuto dal mondo antico.

Non sappiamo esattamente quando e dove cominci l’utilizzo della malta per creare, insieme ad inerti, la pietra artificiale.

Malta = miscuglio di acqua, calce e sabbia di varia granulometria: già di per sé è una pietra artificiale, ma sarebbe estremamente costoso usarla come tale; inoltre possiede una resistenza a compressione (carico concentrato) inferiore a quella che si può ottenere con una buona distribuzione di pietre il più possibile aspre, scabrose e contenenti interstizi, all’interno della malta stessa. La muratura migliore è quella che contiene la quantità di malta minima indispensabile, attribuendo la maggior parte della resistenza all’ottima qualità degli inerti, alla granulometria della sabbia e ai ciottoli presenti nella costruzione: è quello che si chiama opus caementicium, da caementa = pietre che concorrono a costituire il conglomerato.

Le tecniche costruttive romane, quelle medievali e quelle successive si basano tutte sull’opus caementicium: il laterizio, il reticolato, l’opera incerta, il vittato e l’opus saracinesco sono solo le differenti tipologie di paramento dell’opus caementicium.

Si possono confezionare malte con i più svariati tipi di inerti: nell’abbazia cistercense di Casamari, in provincia di Frosinone (fig. 3), è stata utilizzata una sabbia che ha conferito alla malta una grande resistenza (non si trova, però, in commercio) tanto che, dal punto di vista statico, questa malta è migliore della pozzolana. A Iasos in Turchia (fig. 4), dal calcare grigio locale si ricava una calce durissima e scabrosa.

A parità di buona fattura della calce, la differenza risiede nelle proprietà chimiche delle sabbie che si mescolano con la calce stessa, che devono essere il più possibile pulverulente. Le sabbie a granulometria maggiore e le pietre, infatti, non interagiscono chimicamente con la malta mentre le poveri sì; la malta migliore, idraulica, alla base dell’opera cementizia nelle sue grandi realizzazioni, è quella che contiene la pozzolana.

Pozzolana: osservata per la prima volta nell’area flegrea, a Pozzuoli (NA) – in latino infatti si chiama pulvis puteolanus, ovvero “polvere di Puteoli”, antico nome di Pozzuoli; si tratta di un prodotto piroclastico, cioè un prodotto da polvere che si è depositato in occasione di eruzioni avvenute in epoche geologiche lontane, che hanno permesso la formazione di una coltre di tufo superficiale detta cappellaccio.

Anche Roma stessa è vulcanica, infatti contiene una grande quantità di pozzolana. I Colli Albani sono ex-vulcani e l’Appia Antica è lastricata di basalto proveniente dalla colata del vulcano laziale (fig. 5); si tratta di una pietra ottima per resistere all’usura. Sotto strati di tufo relativamente recente, che si taglia con un coltello appuntito o con un’ascia di pietra, si trova appunto la pozzolana; questa è la ragione per cui a Roma si è potuto sviluppare il cementizio e per cui la città è stata in grado di realizzare un’architettura di un rango tale da permettere di attribuire agli studiosi e architetti – Severo, Celere, Apollodoro, Adriano stesso, etc. – la capacità di intuire anche comportamenti strutturali del costruito ben diversi dalla semplice compressione.

Dove il cementizio si rileva in tutto il suo fulgore senza essere “travestito” da laterizio, vittato, etc.? Dove il cementizio è direttamente visibile nell’edilizia antica? Nelle fondazioni, che possono presentarsi interrate oppure gettate contro terra o contro mura (casi particolari).

Foro di Nerva, prima fase del tempio di Minerva, oggi identificato verso la Suburra e inizialmente a contatto con la Basilica Aemilia: lo stesso Rabirio ne modifica il progetto durante il regno di Domiziano. La fondazione è scavata nella terra: si realizza uno scavo fondale, si rettifica con tavole, si inseriscono all’interno di esso dei pali (ritti), per reggere le tavole, e si riempie con opus caementicium. Sono rimaste, in negativo, le impronte dei pali e delle tavole (fig. 6).

Nel mondo antico le tavole vengono ricavate sul posto, non trasportate da altrove: risulterebbe più dispendioso e faticoso. No betoniere ma cofane portate a spalla e pietre a mano.

Nell’elevato del Pantheon troviamo bolli del 113 d.C., il che significa che i mattoni sono certamente di età imperiale: il mattone è un materiale molto costoso, in quanto viene prodotto attraverso un processo di cottura che richiede legno e che comporta, quindi, l’abbattimento di intere foreste – di proprietà imperiale – pertanto gli unici che possono produrre mattoni sono l’imperatore e i concessionari. La produzione di mattoni è controllata dallo Stato che li marchia con il bollo recante la data consolare: un mattone del 113 d.C., quindi, non si può trovare in una fabbrica del 112 d.C., ma potrebbe trovarsi in seconda giacitura in un edificio di epoca successiva, come avviene per la Villa Adriana a Tivoli (RM). Nei momenti di grande splendore e, quindi, di grande produzione edilizia, non esistono “avanzi”. Per esempio il cantiere della cupola della Basilica di San Pietro viene organizzato in modo che non cessi mai l’afflusso di mattoni perché sono elementi pesanti: accatastarli e lasciarli da parte aumenterebbe il rischio che si rompano, fattore che li deprezzerebbe. La datazione deve essere ad annum, non in anno: se il bollo è del 113 d.C., il mattone potrebbe non essere stato utilizzato proprio in quell’anno ma è difficile che sia stato impiegato oltre il 114-115. Traiano muore nel 118 e Adriano inizia a regnare lo stesso anno, ma arriva a Roma solo nel 119; consideriamo almeno un ulteriore anno per progettare il nuovo Pantheon e per organizzarne il cantiere. Il Pantheon viene terminato nel 127 e contiene bolli del 113: non è, quindi, adrianeo ma traianeo (Traiano regna dal 98 al 117 d.C. e Adriano dal 117 al 138), pensato dopo l’incendio del 110 e iniziato immediatamente; occorrono alcuni anni per arrivare ad uno spiccato perché le fondazioni devono carbonatare. Già a partire dalla costruzione dell’Anfiteatro Flavio, vengono pensati sistemi per velocizzare le fasi di cantiere ma i tempi delle fondazioni rimangono quelli. Le fondazioni devono fare fronte, oltretutto, a un suolo fangoso e antropizzato per via dei continui crolli e incendi. Domiziano ordina di scarriolare milioni di metri cubi di macerie ed erige l’intero Campo Marzio perché Roma deve essere sottratta alle piene del Tevere. L’Ara Pacis al tempo di Augusto poggia sul piano di calpestio; all’epoca di Domiziano sporge solo dall’altezza dei fregi.

Fondazioni che presentano scaglie di tufo di differenti colori (giallo, rosso, peperino, etc.): spesso si appoggiano a macerie o a crolli precedenti. Le fondazioni delle Terme di Traiano, per esempio, si appoggiano alla Domus Aurea: Apollodoro fa “riempire” l’edificio neroniano ma tiene comunque conto della posizione dei muri colossali su cui andare ad appoggiarsi, in modo che il calcestruzzo della fondazione delle terme vada ad equiparare la disomogeneità riscontrata.

Arco di Tito: fondazioni realizzate con scaglie di marmo, travertino bianco e selcio nero → non si tratta di una scelta cromatica ma dovuta a differenze di fornitura.
Reimpiego, anche “sacrale”, di parte di un tempio antico bruciato/crollato/distrutto per edificare un nuovo tempio nello stesso sito: nelle fondazioni può, sì essere utilizzato materiale di reimpiego, purché sia ottimo.

Fondazioni tetrarchiche, realizzate con scaglie di marmo → a lungo considerate manifestazione della decadenza dell’epoca; sono invece frutto di una buona e sana economia successiva all’incendio del 283: tutto il materiale che si può utilizzare si reimpiega. Sotto Costantino gli architetti sono tenuti a reperire gli elementi per le nuove costruzioni da appositi magazzini in cui vengono depositati materiali di recupero e devono poi progettare sulla base dei pezzi disponibili.

 

Bibliografia:
• Cairoli Fulvio Giuliani, L’edilizia nell’antichità
• Jean Pierre Adam, L’arte di costruire presso i Romani
• Pierre Gros, L’architettura romana → per i monumenti dell’architettura romana (solo il vol. I è tradotto in italiano), utile per i riferimenti bibliografici e per le ricche immagini
• Eva Margareta Steinby, Lexicon topographicum urbis Romae → presenta la bibliografia aggiornata ai primi anni 2000 per qualsiasi monumento archeologico di Roma (non è utile invece per i Fori Imperiali dove è tutto cambiato)

 

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