INDICE GENERALE CHIMICA ORGANICA

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2 Indice 1 INDICE GENERALE 1. CHIMICA GENERALE E ORGANICA CHIMICA GENERALE STRUTTURA DELL ATOMO PAG. 1 TAVOLA PERIODICA PAG. 7 PROPRIETÀ PERIODICHE PAG. 9 LEGAMI CHIMICI PAG. 11 MOLECOLE E CRISTALLI PAG. 15 NOMENCLATURA PAG. 20 TERMODINAMICA E CINETICA PAG. 24 REAZIONI CHIMICHE PAG. 27 CHIMICA ORGANICA PAG LAPIDEI INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 59 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 59 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 64 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 68 TIPI E UTILIZZI PAG. 70 STORIA PAG. 75 DEGRADO PAG. 78 RESTAURO PAG. 85 ESERCIZI PAG. 94 BIBLIOGRAFIA PAG LEGANTI INORGANICI INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG STUCCHI COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 105 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 113 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 117 TIPI E UTILIZZI PAG. 119 STORIA PAG. 124 DEGRADO E RESTAURO PAG. 126 ESERCIZI PAG. 129 BIBLIOGRAFIA PAG. 134 INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 135 COMPOSIZIONE E PROPRIETÀ PAG. 135

3 2 Indice LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 136 TIPI E UTILIZZI PAG. 138 STORIA PAG. 139 DEGRADO E RESTAURO PAG. 140 BIBLIOGRAFIA PAG VETRO 6. VETRATE 7. MOSAICO 8. METALLI INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 143 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 143 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 146 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 148 TIPI E UTILIZZI PAG. 151 STORIA PAG. 158 DEGRADO E RESTAURO PAG. 159 ESERCIZI PAG. 161 BIBLIOGRAFIA PAG. 164 LAVORAZIONE PAG. 165 STORIA PAG. 167 DEGRADO E RESTAURO PAG. 170 BIBLIOGRAFIA PAG. 172 INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 173 MATERIALI PAG. 173 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 175 STORIA PAG. 178 DEGRADO PAG. 180 RESTAURO PAG. 181 ESERCIZI PAG. 184 BIBLIOGRAFIA PAG. 187 INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 189 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 189 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 192 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 193 TIPI E UTILIZZI PAG. 201 STORIA PAG. 214 DEGRADO PAG. 218 RESTAURO PAG. 223

4 Indice 3 ESERCIZI PAG. 226 BIBLIOGRAFIA PAG SMALTI 10. CERAMICHE INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 235 COMPOSIZIONE E LAVORAZIONE PAG. 235 TIPI E UTILIZZI PAG. 236 STORIA PAG. 238 DEGRADO E RESTAURO PAG. 239 BIBLIOGRAFIA PAG. 242 INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 243 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 243 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 245 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 247 TIPI E UTILIZZI PAG. 252 STORIA PAG. 259 DEGRADO PAG. 266 RESTAURO PAG. 268 ESERCIZI PAG. 273 BIBLIOGRAFIA PAG TERRECOTTE INVETRIATE INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG MATERIALI ORGANICI COMPOSIZIONE E LAVORAZIONE PAG. 279 STORIA PAG. 281 DEGRADO PAG. 281 RESTAURO PAG. 282 BIBLIOGRAFIA PAG. 284 INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 285 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 285 PROPRIETÀ E UTILIZZI PAG. 291 TIPI PAG. 301 DEGRADO PAG. 311 RESTAURO PAG. 314 ESERCIZI PAG. 321 BIBLIOGRAFIA PAG. 331

5 4 Indice 13. MATERIALI PLASTICI 14. COLORI E PIGMENTI INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 333 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 333 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 337 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 339 TIPI E UTILIZZI PAG. 341 ESERCIZI PAG. 345 BIBLIOGRAFIA PAG CARTA 16. PERGAMENA INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 351 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 351 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 354 TIPI E UTILIZZI PAG. 362 STORIA PAG. 372 DEGRADO PAG. 384 RESTAURO PAG. 386 ESERCIZI PAG. 392 TABELLE PAG. 401 BIBLIOGRAFIA PAG. 409 INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 411 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 411 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 418 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 423 TIPI E UTILIZZI PAG. 429 STORIA PAG. 433 DEGRADO PAG. 436 RESTAURO PAG. 438 ESERCIZI PAG. 442 BIBLIOGRAFIA PAG. 450 INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 451 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 451 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 451 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 452 TIPI E UTILIZZI PAG. 453 STORIA PAG. 456

6 Indice 5 DEGRADO PAG. 457 RESTAURO PAG. 458 BIBLIOGRAFIA PAG INCHIOSTRI INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 461 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 461 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 464 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 466 TIPI E UTILIZZI PAG. 467 STORIA PAG. 469 DEGRADO E RESTAURO PAG. 471 ESERCIZI PAG. 472 BIBLIOGRAFIA PAG TECNICHE DI STAMPA 19. LEGNO INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 477 XILOGRAFIA PAG. 477 CALCOGRAFIA PAG. 478 LITOGRAFIA PAG. 480 ALTRE TECNICHE PAG. 481 BIBLIOGRAFIA PAG. 484 INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 485 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 485 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 489 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 493 TIPI E UTILIZZI PAG. 497 DEGRADO PAG. 503 RESTAURO PAG. 505 IL LEGNO NELL ARCHITETTURA PAG. 506 IL LEGNO NELL ARREDAMENTO PAG. 510 IL LEGNO NELLA PITTURA PAG. 517 IL LEGNO NELLA SCULTURA PAG. 526 ESERCIZI PAG. 532 BIBLIOGRAFIA PAG FIBRE TESSILI INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 541

7 6 Indice 21. TECNICHE ARTISTICHE COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 541 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 544 LAVORAZIONE E FABBRICAZIONE PAG. 547 TIPI E UTILIZZI PAG. 553 STORIA PAG. 555 DEGRADO PAG. 559 RESTAURO PAG. 561 ESERCIZI PAG. 567 BIBLIOGRAFIA PAG DEGRADO INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 575 COMPOSIZIONE E ORIGINE PAG. 575 PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE PAG. 581 LAVORAZIONE E TIPI PAG. 584 STORIA PAG. 591 DEGRADO PAG. 597 RESTAURO PAG. 600 ESERCIZI PAG. 607 BIBLIOGRAFIA PAG. 611 INTRODUZIONE E GENERALITÀ PAG. 613 CAUSE DI DEGRADO PAG. 613 MECCANISMI DI AZIONE PAG. 623 EFFETTI DI DEGRADO PAG. 624 ESERCIZI PAG. 625 BIBLIOGRAFIA PAG RESTAURO STORIA PAG. 629 BASI TEORICHE DEL RESTAURO MODERNO PAG. 630 FASI DI UN INTERVENTO DI RESTAURO PAG. 633 Indagini PAG. 633 Pulitura PAG. 650 Documentazione PAG. 658 ESERCIZI PAG. 661 BIBLIOGRAFIA PAG. 669

8 Lapidei 1 Lapidei Introduzione e generalità Le pietre sono fra i primi materiali usati dall uomo, insieme al legno e all osso. Non a caso la prima forma di civiltà elaborata dall uomo fu definita della pietra. La fortuna di questo materiale è dovuta alla sua facile reperibilità (le rocce sono i costituenti della crosta terrestre), alle caratteristiche di durezza e durabilità che possiede, alla lavorabilità e quindi adattabilità alle necessità che alcune qualità offrono. La varietà di rocce è molto ampia, sia come caratteristiche tecniche che estetiche. L uomo primitivo cominciò ad usare la pietra per procurarsi un riparo, vista la resistenza di questo materiale alle intemperie: prima nelle grotte, poi nelle prime strutture senza malta, successivamente con la tecnica della muratura a secco. La pietra ha costituito il materiale d elezione per le costruzioni fino all inizio del 900 e all avvento del calcestruzzo e del cemento armato. Essa ha caratterizzato intere città nei secoli della storia sia sotto il profilo statico che formale. L uomo preistorico ha utilizzato pietre particolari lavorabili con altre pietre per ottenere utensili e armi. Le rocce più tenere, ocre e grafite, furono usate per decorare le pareti delle caverne. Altre rocce come marmi (soprattutto), graniti o arenarie hanno soddisfatto le esigenze estetiche umane per abbellire e decorare spazi e architetture. Inoltre le pietre hanno svolto la funzione di supporto scrittorio sia come tavolette incise sia come grandi steli (Rosetta), o colonne e archi di trionfo che recano scolpiti episodi storici. Infine sono rocce i materiali che vengono trasformati in ceramiche e vetri e quelli da cui si estraggono tutti i metalli. 1. Quali caratteristiche hanno fatto la fortuna dei materiali lapidei? 2. Quali sono i molteplici usi dei vari materiali lapidei? Composizione e origine I materiali lapidei naturali usati dall uomo sono le rocce che costituiscono la crosta terrestre, soprattutto quelle che si trovano vicino o sulla superficie. Le rocce sono costituite da minerali. Raramente i minerali sono costituiti da un solo tipo di elemento (come l oro e l argento); di solito sono costituiti da composti dei metalli, soprattutto ossidi e poi solfati e alogenuri. Anche i diffusissimi silicati, carbonati, solfati e fosfati possono essere descritti in termini di combinazione di ossidi. Le strutture cristalline dei minerali sono molte e danno luogo a cristalli che riproducono macroscopicamente le disposizioni ordinate che gli atomi assumono nel reticolo cristallino. Tali disposizioni devono rispettare precise leggi di simmetria per cui esistono solo 32 forme cristalline semplici che però possono combinarsi fra loro per generare molto più numerose forme complesse. I minerali si dividono in due grandi classi: silicatici e non silicatici. I minerali silicatici sono costituiti da silicio e ossigeno e costituiscono da soli l 80% dei materiali che affiorano sulla superficie della crosta terrestre. Il motivo per cui sono così diffusi e così vari deriva dal particolare chimismo dell atomo di silicio rappresentato in figura. Minerale = sostanza naturale solida caratterizzata da una composizione chimica ben definita e da una struttura cristallina cioè da una disposizione ordinata e regolare degli atomi che la costituiscono. I controioni che si legano alle cariche negative sono il sodio (Na+), il potassio (K+), il calcio (Ca2+), il magnesio (Mg2+), il ferro (Fe2+, Fe3+) e l alluminio (Al3+) che può tra l altro sostituire il silicio all interno dei tetraedri. 1

9 2 Lapidei Alcuni atomi di ossigeno possono fungere da ponte dividendo la loro carica negativa con due atomi di silicio. In pratica si ha un processo di polimerizzazione in cui i tetraedri condividono i vertici e secondo le forme indicate in figura. FIG. 1 I minerali non silicatici più importanti sono i carbonati di calcio CaCO 3 (calcari) e i carbonati doppi di calcio e magnesio CaMg(CO 3 ) 2 (dolomie). Frequenti anche il salgemma (NaCl) e il gesso (CaSO 4. 2H 2 O). I minerali si formano per cristallizzazione dei composti che li costituiscono. Tale cristallizzazione può avvenire attraverso vari meccanismi: per solidificazione di un fuso (lava o magma) per raffreddamento, e questo dipende dal punto di fusione dei vari composti; per precipitazione da soluzioni sature, e questo dipende dalla solubilità dei vari composti; per sublimazione di vapori o evaporazione di soluzioni acquose; per attività biologiche cioè elaborazione da parte di organismi viventi di composti inorganici per formare scheletri, gusci ecc; per trasformazioni allo stato solido causate da alte pressioni e temperature che modificano combinazioni e disposizioni degli atomi. Le rocce sono definite come aggregati naturali di diversi minerali. Si originano e si evolvono in modo molto vario ma si possono sintetizzare tre grandi processi litogenetici che danno origine alle tre classi di rocce: ignee (o magmatiche), sedimentarie e metamorfiche. FIG. 1 bis Le rocce ignee Costituiscono il 35-40% della superficie della crosta terrestre. Si formano da materiale fuso che si chiama magma se rimane nella profondità della crosta e lava se emerge attraverso fessure o camini vulcanici. Posto che sono costituite prevalentemente da silicati, la varietà delle rocce ignee dipende dalla loro composizione e dal modo in cui è avvenuta la cristallizzazione. In base alla composizione le rocce si suddividono come in tabella: % in silicio ricche in sodio e potassio ultrabasiche basiche neutre acide alcaline FIG. 1 FIG. 1 bis Macroscopicamente la composizione delle rocce può essere intuita dal colore che è prevalentemente chiaro (bianco, rosa) nel caso di rocce acide e che diventa più scuro mano a mano che l acidità diminuisce. Le rocce ignee acide vengono anche dette sialiche per la prevalenza di minerali contenenti silicio e alluminio, quelle basiche vengono chiamate anche femiche per l elevata percentuale di ferro e magnesio. I minerali che caratterizzano le rocce ignee sono riassunti nello schema seguente: Quarzo (SiO2) Feldspati cioè tectosilicoalluminati di potassio (KAlSi 3 O 8, detto ortoclasio), di sodio (NaAlSi 3 O 8, detto albite), di calcio (CaAl 2 Si 2 O 8 detto anortite) Acidità (% di silice) Miche cioè fillosilicati di ferro, alluminio, magnesio e potassio di colore nero (biotite) o bianco (muscovite) Pirosseni cioè inosilicati a catena semplice di ferro, magnesio, alluminio, calcio e sodio Anfiboli cioè inosilicati a catena doppia di calcio, magnesio, ferro, alluminio e gruppi OH Olivine cioè miscele di Mg 2 SiO 4 e Fe 2 SiO 4

10 Lapidei 3 La composizione mineralogica in diverse percentuali dei magmi dà luogo a rocce con caratteristiche diverse. La composizione dei magmi dipende dalle condizioni della loro formazione: la temperatura, la pressione e l ambiente in cui è avvenuta la fusione. Considerando che di base i minerali sono composti da ossidi, bisogna sottolineare che quelli degli elementi più pesanti fondono a temperature più alte rispetto a quelli più leggeri. Quindi le rocce più acide, ricche in silicio e alluminio piuttosto leggeri, provengono da magmi che si sono formati nella crosta terrestre, tramite processi di anatessi, in cui le temperature e le pressioni non sono altissime. Sono di solito magmi molto viscosi perché contengono i prodotti di polimerizzazione del silicio, che possono subire processi di rifusione e ricristallizzazione nella loro risalita verso la superficie (arricchendosi di elementi più leggeri abbondanti nelle zone superficiali). Al contrario le rocce basiche traggono origine da magmi formatisi nella zona al limite superiore del mantello, quindi con temperature e pressioni altissime che permettono la fusione di elementi pesanti come il ferro. Il risultato è un materiale molto fluido, denso e scuro. In base al modo in cui avviene la solidificazione del fuso, le rocce ignee si differenziano in intrusive ed effusive. La solidificazione porta alla formazione di cristalli la cui grandezza dipende dal gradiente di temperatura e dalla sua variazione nel tempo. Se il gradiente di temperatura fra l ambiente di formazione e quello di solidificazione è grande e il passaggio è brusco (come nel caso delle lave) la cristallizzazione è veloce e si formano cristalli piccolissimi (a volte la struttura rimane addirittura amorfa o vetrosa), caratteristica delle rocce effusive. Altra struttura tipica delle rocce effusive è quella porfirica creata dalla cristallizzazione frazionata dei componenti: quelli più altofondenti cristallizzano lentamente durante la risalita e formano fenocristalli (cioè cristalli visibili ad occhio nudo), il resto cristallizza tutto insieme creando una matrice amorfa. Al contrario, se le condizioni di cristallizzazione sono più blande, essa avviene lentamente e si formano i grandi cristalli tipici delle rocce intrusive. Le rocce effusive si formano sopra la crosta terrestre, quelle intrusive dentro e vengono portate in superficie sia dai processi di erosione sia dai movimenti tettonici. Tenendo presente i due criteri di classificazione si possono distinguere varie classi di rocce riassunte nella tabella seguente: INTRUSIVE EFFUSIVE Acide Graniti Porfidi Neutre Dioriti Andesiti Basiche Gabbri Basalti Alcaline Sieniti Trachiti Ci sono particolari classi di rocce, tipo: le ossidiane, a struttura vetrosa o ialina; la pietra pomice alla quale la brusca fuoriuscita dei componenti gassosi (dovute ai drammatici cambiamenti di pressione e temperature esterne) ha conferito una struttura porosa; le rocce ultrabasiche come le peridotiti. Le rocce sedimentarie Sono definite anche rocce secondarie perché formati da materiali preesistenti che hanno subito dei processi di trasformazione. I processi di trasformazione sono quattro: 1. Degradazione 2. Trasporto 3. Deposizione 4. Diagenesi o litificazione. È un tipo di rocce molto diffuso, soprattutto in superficie ed estremamente eterogeneo perché i materiali di partenza possono essere i più svariati e i processi di formazione differenziati. Infatti non tutti quelli elencati sopra e descritti di seguito vengono applicati per tutte le tipologie di rocce. 1. La degradazione è alterazione di rocce preesistenti che subiscono l azione fisica e 3

11 4 Lapidei chimica degli elementi esogeni: aria, acqua e esseri viventi. L azione fisica o erosione è dovuta all azione meccanica di venti, fiumi e ghiacciai e all azione dell acqua. L acqua può provocare la disgregazione delle rocce sia per le sue proprietà gelive (cioè l aumento di volume del ghiaccio rispetto all acqua liquida) sia per le sue proprietà solventi (i sali che può portare in soluzione possono poi cristallizzare in seguito a variazioni termoigrometriche): in seguito a questi fenomeni si creano tensioni interne alla roccia che portano al distacco di piccoli frammenti. Infine si possono verificare degradazioni fisiche dovute agli esseri viventi: calpestii di animali o penetrazione di radici delle piante. L azione chimica o corrosione può essere causata dall acqua che può sciogliere i minerali o può promuovere reazioni acido-base (con i gas che scioglie e che la rendono acida) e di complessazione (se contiene composti organici estratti dai suoli). Anche i gas dell atmosfera e gli acidi prodotti dai microrganismi sono in grado di corrodere le rocce. 2. Il trasporto dei prodotti di degradazione avviene ad opera dei venti, delle piogge e dei corsi d acqua. I frammenti più piccoli vengono trasportati in sospensione, quelli più grandi per rotolamento. Più è lungo il viaggio più accentuato è il cambiamento di forma (che tende a diventare tondeggiante) e di dimensione (che diminuisce). 3. La deposizione o sedimentazione avviene perché gli agenti trasportanti perdono la loro energia e velocità, pensiamo per esempio ai bacini lacustri e marini. Qualora i sali (soprattutto solfati e carbonati) siano disciolti nelle acque, la loro precipitazione è provocata da variazioni di temperatura che abbassano il prodotto di solubilità, da evaporazione del solvente per cui viene superato il punto di saturazione, da brusche diminuzioni di pressione. 4. La diagenesi o litificazione è quella serie di processi chimici e fisici che porta alla formazione della roccia compatta e coerente. Questi processi sono dovuti all alta pressione causata dall accumularsi di materiale e all alta temperatura conseguente allo sprofondamento della crosta terrestre (1 C per ogni 33 metri di profondità). In un primo momento si ha la compattazione per cui gli spazi fra i frammenti detritici si riducono con espulsione sia dell acqua interstiziale sia dei gas. Successivamente si ha la cementificazione dovuta alla circolazione di acque freatiche che depositano sali in esse contenuti andando a costituire la matrice che cementa i grani sedimentati. Tale matrice può essere di natura carbonatica o silicatica. Si possono poi verificare successive trasformazioni dei cristalli compattati: la ricristallizzazione che può portare alla formazione di macrocristalli e il metasomatismo che consiste nella sostituzione di un materiale con un altro (esempio la formazione di dolomite da un calcare che sia stato in contatto con acqua di mare ricca di magnesio). Le rocce sedimentarie si suddividono in: a) clastiche b) piroclastiche c) organogene d) chimiche e) residuali a) Rocce clastiche. Sono costituite da detriti (clasti) trasportati lontani dal luogo di degradazione che si possono trovare in forma coerente o incoerente a seconda se abbiano subito o no il processo di diagenesi. In base alla dimensione dei clasti si possono classificare secondo la tabella a fianco. DIMENSIONI (mm) INCOERENTI COERENTI 16-2 Ghiaia Brecce, Puddinghe Sabbia Arenarie Silts Siliti <0.04 Argille, Marne Argilliti b) Rocce piroclastiche. Sono formate da materiali lanciati durante l eruzione dei vulcani (lapilli, ceneri, polveri). Sono quindi di origine vulcanica e hanno subito il processo di

12 Lapidei 5 trasporto, sedimentazione e diagenesi. Fra queste rocce troviamo i tufi e le pozzolane. c) Rocce organogene. Originate da resti animali (scheletri e gusci) o vegetali che si sono depositati in enormi quantità e hanno subito la diagenesi. Possono essere di natura calcarea (calcari nummulitici, a lumachelle, corallini) o silicea (diatomee, radiolari). I resti di organismi vegetali sono all origine dei carboni fossili. d) Rocce chimiche. Sono originate da fenomeni chimici: precipitazione, evaporazione del solvente, corrosione di rocce preesistenti. Si distinguono: le rocce calcaree costituite da carbonato di calcio precipitato da acque ad elevata durezza (travertino, alabastro calcareo, calcari, dolomite, stalattiti e stalagmiti); le rocce silicee formate per flocculazione della silice colloidale (selci, opali ecc); rocce saline o evaporitiche, formate in seguito all evaporazione di acque salmastre in bacini chiusi (gesso, anidride, alabastro gessoso tutti a base di solfato di calcio CaSO 4, salgemma NaCl, silvite KCl). e) Rocce residuali. I detriti che non hanno subito trasporto danno luogo a tali rocce tra le quali ricordiamo la bauxite (minerali di alluminio), le lateriti (minerali di ferro), il caolino (argilla pura). Le rocce metamorfiche Derivano dalla trasformazione che rocce ignee o sedimentarie subiscono all interno della crosta terrestre quando sono sottoposte ad alte temperature e alte pressioni. In queste condizioni possono aversi sia cambiamenti di composizione che di struttura. Le condizioni si creano nelle vicinanze di un magma in risalita (metamorfismo di contatto) o quando sono coinvolti nei movimenti orogenetici fra le zolle tettoniche (metamorfismo regionale). Il primo caso interessa le aree che si trovano nella zona circostante il magma definita aureola di metamorfismo la cui azione dipende dalla temperatura e dalla dimensione del magma e dalla natura delle rocce che si trovano a contatto con esso (le rocce calcaree sono più facilmente metamorfosate). Tale metamorfismo, dovuto essenzialmente alle elevate temperature, porta a variazione di composizione e di struttura. Il metamorfismo regionale interessa masse molto ampie: se avviene a profondità relativamente basse l effetto è dovuto soprattutto alla pressione e si verificano cambiamenti a livello della struttura che assume una forma lamellare conferendo scistosità alla roccia (capacità di essere separata a strati); se avviene a maggiori profondità si hanno le condizioni anche per fusioni parziali (anatessi) con cambiamento anche della composizione e con strutture granulari. L entità delle trasformazioni metamorfiche dipende dalle condizioni di temperatura e pressione raggiunte e le rocce che si originano possono essere a basso, medio e alto grado di metamorfismo a seconda della differenza raggiunta rispetto alle rocce di partenza. Fra le rocce metamorfiche quelle che rivestono un interesse maggiore per l edilizia o per le belle arti sono i marmi (derivano da calcari), i serpentini (da gabbri), i diabase (da basalti), i gneiss (da graniti), le filladi (da argille) fra cui ricordiamo le ardesie e la lavagna. 3. Da quali tipi di composti chimici sono costituiti i minerali? 4. Quante sono le forme cristalline semplici? Da che cosa derivano quelle complesse? 5. Da cosa posso dedurre la struttura cristallina microscopica? 6. Quali minerali costituiscono da soli l 80% dei materiali sulla superficie della crosta terrestre? 7. In quali modi può avvenire la cristallizzazione? 8. Quali sono le tre grandi classi di rocce? In base a quale criterio vengono distinte? 9. Come possono essere classificate le rocce ignee in base al contenuto di silice? Come possono essere distinti i vari tipi facendo osservazioni macroscopiche? 10. Indicare alcuni dei materiali che costituiscono le rocce ignee. 5

13 6 Lapidei 11. In che modo le condizioni di formazione dei magmi influenzano la composizione delle rocce ignee che derivano dal loro raffreddamento? 12. In che modo le condizioni di raffreddamento dei materiali fusi influenzano la struttura delle rocce ignee? 13. Spiega la formazione della struttura porfirica e di quella vetrosa. Fare degli esempi concreti. 14. Quali sono i processi di trasformazione che portano alla formazione di rocce sedimentarie? Si verificano sempre tutti? Fare degli esempi concreti. 15. Parlare della degradazione chimica. 16. In che modo l acqua partecipa alla degradazione e al trasporto dei detriti? 17. Come si fa a capire la lunghezza del viaggio guardando i detriti? 18. Da quali fattori può essere provocata la deposizione chimica? 19. Cos è la diagenesi? Da che cosa può essere formata la matrice? 20. In quali classi si suddividono le rocce sedimentarie? Fare almeno un esempio concreto per ogni tipo. 21. Quali sono i due tipi di metamorfismo? Descrivili. 22. A quali cambiamenti può portare il metamorfismo? 23. Qual è la più usata e famosa roccia metamorfica? Proprietà e caratteristiche Analizzando i diversi aspetti delle rocce, si possono suddividere le varie proprietà e caratteristiche in: Mineralogiche Fisiche Meccaniche Termiche Chimiche e biologiche Tecnologiche Altre Proprietà mineralogiche Giacitura È il modo in cui la roccia viene trovata in natura: giacimenti, filoni, masse isolate più o meno grandi. Composizione Insieme dei minerali che la costituiscono. Essi possono essere essenziali, accessori e accidentali in base alla loro quantità e all uniformità della loro distribuzione. Struttura È la forma e la dimensione dei cristalli. Può essere macrocristallina, microcristallina e amorfa o vetrosa. Tessitura È la disposizione dei cristalli. Può essere caotica, a strati o in forme particolari (esempio la struttura lenticolare dello gneiss occhialino). Per esempio sono componenti accidentali il diamante nella Kimberlite o le lacrime di Carrara di quarzo purissimo nelle cavità del marmo. Il granito è composto essenzialmente di quarzo, feldspati e miche, accessoriamente da apatite, zircone e magnetite, accidentalmente da berillo, tormalina e ametista.

14 Lapidei 7 Proprietà fisiche Densità Essa può essere apparente o reale a seconda che consideri anche il volume dei pori o no. La prima si misura su un blocco di roccia, la seconda sulla roccia polverizzata. Il rapporto fra questi due valori dà una misura del grado di compattezza della roccia. Il valore della densità è importante per i calcoli di stabilità (se la roccia è usata per costruzioni) e per la determinazione del prezzo (se è acquistata a peso). Il valore della densità dipende dal modo in cui la roccia si è formata e dalla composizione: i materiali sono più densi quando le geometrie sono più compatte e quando la distribuzione degli atomi è più uniforme. Porosità Dipende dalla quantità di gas che restano intrappolati nella roccia nel suo processo di formazione (raffreddamento, litificazione, pressione). Ai fini delle proprietà della roccia è più importante conoscere il valore della porosità accessibile, cioè quella aperta verso l esterno e che permette l interazione con acqua e atmosfera. La porosità è un indice di compattezza e si misura con il rapporto fra densità reale e apparente. Proprietà meccaniche Descrivono le reazioni di un materiale quando viene sollecitato da forze in diverse direzioni. Elasticità. Il modulo di elasticità è definito come il rapporto tra il valore dello sforzo di compressione normale al corpo e il valore della diminuzione della dimensione longitudinale del corpo. Conoscere questo valore è essenziale per il calcolo delle strutture. Tenacità. Dipende dalla struttura, dalla tessitura, dalla natura della matrice (per rocce sedimentarie), dalla porosità. La tenacità influenza anche la difficoltà di lavorazione dei blocchi di pietra. Resistenza a compressione. È una della principali caratteristiche che si richiede alle pietre da costruzione. Dipende dalla struttura, dall uniformità, dalla pesantezza, dalla compattezza. In una classificazione grossolana partiamo dai basalti (i più resistenti) e passiamo per i graniti, i porfidi, i marmi saccaroidi, gli gneiss, i calcari, le arenarie, i travertini e i tufi. Resistenza a trazione. Le pietre hanno una resistenza a trazione molto inferiore a quella a compressione. Resistenza al taglio. Di solito bassa, dipende dalla direzione della sollecitazione rispetto alla tessitura della roccia. Resistenza a flessione. È richiesta se lastre di pietra vengono usate come gradini, mensole, sedili ecc. Dipende dalla tessitura, dal modulo di elasticità, dal grado di umidità. Durezza. Dipende dalla natura, struttura e tessitura della roccia. Permette una classificazione merceologica delle rocce in: dure (marmi e arenarie forti), semidure (calcari e arenarie tenere) e tenere (tufi). Per la durezza ci si riferisce alla scala di Mohs dove ogni componente scalfisce i precedenti ed è scalfito dai successivi. Dai valori di durezza dipende anche la resistenza all usura o logoramento, caratteristica importante quando le pietre vengono vengono usate per pavimentazioni e lastricati stradali. Proprietà termiche Coefficiente di dilatazione. Per le pietre e le rocce è generalmente molto basso ma bisogna tenerne conto quando, nelle costruzioni, questi materiali vengono associati ad altri (esempio cemento) che hanno diversi coefficienti di dilatazione. Una buona tecnica costruttiva prevede l uso di giunti di dilatazione per assecondare i vari movimenti. Conducibilità termica. È una caratteristica molto variabile nelle rocce: si va dall ottima coibenza del tufo, a quella media di calcari e basalti, a quella relativamente bassa di porfidi e graniti. La conducibilità termica delle rocce dipende anche dalla loro porosità ed è una proprietà importante quando la roccia è usata come pietra da costruzione: infatti determina l entità della dispersione di calore anche se lo spessore dei muri di pietra, di solito piuttosto rilevante, garantisce la coibenza. Resistenza al fuoco. Una grossolana classificazione in base alla resistenza al fuoco decrescente prevede di partire dai serpentini e dai talchi, passare per le arenarie e finire con i graniti (che si fondono) e con i calcari (che si calcinano). Densità = quantità di massa contenuta in un determinato volume Porosità = indica la percentuale in volume degli spazi non occupati dal solido. Tenacità = capacità di resistere agli urti. Resistenza e compressione = carico di rottura che provoca lo schiacciamento. Durezza = resistenza alle forze che incidono, scalfiscono o tagliano. Coefficiente di dilatazione = variazione dimensionale di un corpo in seguito alle variazioni di temperatura. Conducibilità termica = capacità di un materiale di farsi attraversare dal calore e quindi la sua bontà come isolante. Resistenza al fuoco = capacità di mantenere la propria struttura, composizione, caratteristiche anche ad altissima temperatura (esempio incendi, camini ecc.). 7

15 8 Lapidei Proprietà chimiche Le proprietà chimiche di una roccia si definiscono come la possibilità che hanno i suoi componenti di prendere parte a reazioni acido-base, redox, di complessazione e di scambio ionico. Dipendono dalla composizione chimica cioè dal tipo di atomi e molecole che costituiscono la roccia. A grandi linee consideriamo il chimismo dei suoi elementi più importanti: Gli ioni sodio Na + e potassio K + si possono scambiare (sono vicarianti) all interno del reticolo cristallino, così come gli ioni calcio Ca 2+ e magnesio Mg 2+. Il carbonio C si trova puro, come grafite o come diamante in base alla diversa ibridazione dell atomo o legato in tutti i carbonati CO Il silicio Si 4+, e l alluminio, Al 3+, sono gli elementi più abbondanti e sono anch essi vicarianti. Se uno ione alluminio sostituisce uno ione silicio si crea una mancanza di carica positiva che può essere colmata con la presenza di Na + (e si formano gli ortoclasi), di K + (e si forma l albite) o Ca 2+ (si forma l anortite). La combinazione di questi tre silicati forma i feldspati, uno dei componenti dei graniti. Il silicio ha un leggero carattere acido e riducente, l alluminio ha caratteristiche anfotere ed è fortemente riducente. Il fosforo P si trova principalmente nei suoli mentre lo zolfo S, sottoforma di solfato, si trova nei gessi. Gli elementi di transizione si trovano in forma ionica e hanno la funzione di impartire colore oltre a poter dar luogo a reazioni di complessazione. Fra le proprietà chimiche più importanti ci sono il colore e la durevolezza. Colore. È un fattore importante quando le pietre sono usate a scopo decorativo. Le rocce possono essere monocrome o policrome. Se prevalgono materiali chiari la roccia sarà detta leucocrata, se il colore è intermedio mesocrata, se prevalgono i minerali scuri melanocrata. Le rocce sono monocrome se hanno una tinta uniforme o se essa appare uniforme a breve distanza. Il marmo statuario bianco è un eccezione, un esempio di pietra monocroma grigia è la pietra serena. L aspetto cromatico macroscopico dipende dalla presenza di vari minerali e dalla loro distribuzione. A livello microscopico dipende soprattutto dalla presenza di ioni di metalli di transizione nei vari stati di ossidazione all interno del reticolo cristallino o da difetti del reticolo stesso. Il colore di una roccia può subire alterazioni nel tempo dovute a variazioni del numero di ossidazione dei metalli (con formazione di nuovi composti) in seguito a reazioni redox con componenti dell atmosfera, specialmente se inquinata. Esempi di variazione si riscontrano nei marmi verdi secondo la seguente reazione: FeSiO 3 + 3/2 O H 2 O Fe 2 O 3. H 2 O + 2 Fe 2 (SiO 3 ) 3 (Silicato ferroso) (limonite) Verde gialla giallo pallido In climi aridi la limonite si disidrata a Fe 2 O 3 di colore rosso, in ambiente con eccesso di CO 2 si formano carbonati di colore marrone scuro. Un altro esempio è costituito dai marmi rosa per la presenza di sali di manganese nello stato di idratazione 2+, secondo la seguente catena di reazioni: 2 MnCO 3 + ½ O 2 + H 2 O 2 MnO(OH) 2 MnO 2 Rosa - 2CO 2 bruciato + ½O 2 Durevolezza. La durevolezza di una pietra dipende dalla sua composizione chimica, dalla sua struttura e anche dal grado di lavorazione. Quindi le pietre silicatiche sono più durevoli di quelle carbonatiche. Infatti la forma termodinamicamente più stabile del silicio è il suo ossido SiO 2 ed è anche la forma più diffusa. Diverso il discorso per il carbonio per il quale la forma più stabile è il diamante, notoriamente molto rara. Lo ione carbonato, CO 3 2-, è quindi una forma in cerca di equilibrio che subisce reazioni di bicarbonatazione e si solubilizza con una certa facilità. Subisce anche reazioni di scambio anionico con formazione di solfato di calcio, gesso. Durevolezza = capacità delle pietre a resistere all azione chimica fisica e biologica degli agenti esterni.

16 Lapidei 9 Considerando l aspetto strutturale una roccia porosa o poco compatta subisce maggiormente gli attacchi chimici e fisici e per gli stessi motivi per cui è meno durevole una pietra con la superficie non lavorata (levigata e/o lucidata): espone una maggior superficie di attacco per unità di volume. Una caratteristica specifica è la gelività, cioè la sensibilità alla formazione di ghiaccio. Il ghiaccio ha un volume specifico maggiore dell acqua e se si forma all interno di pori, fratture o scistosità può esercitare pressioni tali da portare alla frantumazione. È quindi evidente la necessità di scegliere con oculatezza le pietre da costruzione o da decorazione qualora siano destinate ad una collocazione esterna. Proprietà tecnologiche Lavorabilità. In base ai metodi di lavorazione una roccia può essere spaccabile (dipende anche dalla presenza di peli che sono piccole fratture naturali), segabile (dipende dalla durezza), scolpibile (dipende dalla finezza della trama, dall omogeneità, dalla tenacità, dalla coesione) e lucidabile. Ottenere superfici lucide speculari è più difficile per pietre molto dure che però mantengono un aspetto molto lucido per molto tempo. La lucidatura aumenta la vivacità del colore e la durevolezza della pietra. Aderenza alla malta. Caratteristica importante per rocce che devono essere impiegate per murature. Dipende dalla ruvidezza della superficie, dalla porosità, dal contenuto di miche e minerali talcosi (che diminuiscono tale aderenza). Omogeneità cioè uniformità di composizione e/o di struttura. Dipende dall origine e dal modo di formazione. Le rocce organogene e alcune di deposizione chimica sono più uniformi rispetto a quelle ignee e quelle metamorfiche. L omogeneità permette certi utilizzi: per esempio il quarzo è usato per la fabbricazione di componenti ottici perché è trasparente alle radiazioni ultraviolette. Un esempio particolare sono i marmi, rocce apprezzate contemporaneamente per la loro uniformità di composizione e soprattutto di tessitura e per la presenza di inquinanti. Le prime caratteristiche giustificano la estrema lavorabilità di queste rocce, gli inquinanti sono responsabili delle varietà di tinte ed eleganza nei disegni. Lavorabilità = «attitudine di una roccia ad essere lavorata in modo da assumere una forma determinata e determinati caratteri di superficie» (Artini). Altre proprietà Sono legate alla porosità e da esse dipende a resistenza di una roccia. Imbibizione = capacità di una roccia, immersa in acqua, di impregnarsi. Assorbimento o igroscopicità = capacità di una roccia, a contatto con acqua o materiali umidi, di assorbire acqua per capillarità. Permeabilità = capacità di una roccia di impregnarsi di acqua o di lasciarsi attraversare da essa sotto un una certa pressione idrostatica. Questa è una caratteristica importante nella costruzione di dighe. 24. Qual è la differenza fra densità apparente e densità reale? Come si misurano e su quali proprietà dà indicazioni il loro rapporto? 25. Da quali fattori dipende la resistenza a compressione? 26. Per quali usi delle pietre è fondamentale un buon valore di durezza? Perché? 27. Quali sono le proprietà termiche delle rocce? 28. Quali sono gli aspetti chimici e strutturali che diminuiscono la durevolezza di una roccia? 9

17 10 Lapidei Lavorazione e fabbricazione Le fasi della lavorazione dei materiali lapidei sono: 1. estrazione 2. trasporto 3. lavorazione vera e propria. Estrazione Il luogo di produzione è detto cava : di solito è a cielo aperto ma può essere in galleria o sui letti dei fiumi e dei laghi. Dalle cave a cielo aperto in zone collinari o montagnose si cavano pietre e marmi. Per cominciare ad utilizzare una cava è necessario asportare lo strato superficiale (detto cappellaccio ) e creare un piazzale antistante per il movimento dei mezzi di trasporto e per il deposito dei materiali estratti. Poi si comincia ad ottenere massi di roccia dal fronte usando mezzi meccanici (martelli pneumatici, perforatrici) mentre per ottenere grandi blocchi si usa la dinamite. Si creano profondi fori (della lunghezza del blocco che si vuole ottenere) che si riempiono di cariche di dinamite. FIG. 2/a Il brillamento delle mine viene chiamato volata. Anticamente si praticavano fori per infilare dei pali di legno che venivano successivamente bagnati. Il loro conseguente aumento di volume creava una pressione sufficiente a provocare il distacco del blocco. Per ottenere invece i blocchi squadrati, specialmente di marmo, si usa un filo elicoidale che sega la pietra. FIG. 2/b Il cavo è teso in modo da formare un circuito chiuso. Il continuo movimento, bagnato sempre da acqua e sabbia o carburo di silicio, taglia la roccia secondo superfici lisce per cui la cava risulta come una serie di immensi gradoni. Dalle gallerie si estraggono soprattutto certi tipi di tufo, che sono rocce relativamente tenere e possono essere staccate più facilmente con mezzi meccanici e manuali. Dal letto di fiumi si estraggono le rocce incoerenti quali ghiaie e sabbie. I macchinari necessari sono una benna che per mezzo di cavi trasporta il materiale su un piazzale di deposito. Il materiale viene prima lavato e poi fatto passare attraverso una serie di vagli rotanti che lo separano per granulometria. FIG. 2b FIG. 2a Si possono usare anche macchine ad aria compressa che creano molti piccoli fori allineati che vengono riempiti con piccole cariche di esplosivo. Più è dura la roccia più piccolo è il diametro del foro. Il brillamento delle cariche così disposte non danneggia l integrità del blocco. Trasporto Data l ubicazione delle cave, di solito in zone collinari e montuose, e la dimensione e la pesantezza del materiale, il problema del trasporto non è secondario. Se si ha la possibilità di una strada si usano gru per caricare il materiale su autocarri, altrimenti si ricorre alla lizzatura, un sistema antico in cui i pesanti blocchi di marmo, trattenuti da funi di acciaio (governate da argani a motore), vengono fatti scivolare su rulli di legno fino alla strada più vicina. Lavorazione Per tutte le fasi delle lavorazioni della pietra occorre una grande quantità d acquasoprattutto per contrastare il surriscaldamento dei macchinari a causa dell attrito provocato dall interazione con materiali così compatti. Alcune lavorazioni possono avvenire anche nel piazzale antistante la cava. Per esempio la frantumazione della roccia per ottenere il pietrisco. Le rocce usate a questo scopo devono essere molto dure (basalti e calcari compatti) e per la loro frantumazione si usato frantoi costituiti da cilindri rotanti muniti di martelli che riducono in pezzi il materiale caricato. Il pietrisco ottenuto deve essere sottoposto ad una serie di lavaggi per eliminare lo strato di polvere depositato sui clasti e ad una serie di vagli per separarlo in base alla granulometria. Sempre in cava può essere eseguita la riduzione delle dimensioni dei blocchi e la loro squadratura più o meno grossolana qualora si debbano ottenere conci per costruzioni o restauri. Nei cantieri specifici di lavorazione della pietra si eseguono la finitura delle superfici, la riduzione in blocchi o lastre e l esecuzione dei lavori complessi fino ad arrivare alle opere di scultura.

18 Lapidei 11 La finitura delle superfici lapidee può essere eseguita in vari modi in funzione degli strumenti utilizzati. Gli strumenti a disposizione FIG. 3 possono servire a incidere (1-subbia, 2-scalpello, 3-sgorbia, 4-scalcagnolo, 5-gradina) o a battere (6-mazza, 7-mazzuolo, 8-bocciarda, 9-martellina). Si possono avere quindi scalpellatura, bocciardatura, gradinatura, martellinatura ecc. e tutte possono essere grosse, medie e fini in base al grado di finezza. FIG. 4 La riduzione in blocchi può essere effettuata con mezzi manuali o, come nel caso dei tufi, con seghe a filo. In questo caso si ottengono blocchi squadrati e regolari di rocce relativamente tenere e utilizzate molto per le costruzioni. La riduzione in lastre è una fase molto importante visto anche che l uso preminente dei materiali lapidei è, oggigiorno, quello di rivestimento. I blocchi provenienti dalle cave vengono regolarizzati, cioè viene loro data una forma approssimativamente squadrata per mezzo di seghe alternative a lama unica diamantata. Successivamente avviene la riduzione in lastre con l uso di dischi diamantati (per piccole dimensioni) o di seghe a telaio. Infine si passa alla alla levigatura e la lucidatura delle parti in vista. La prima operazione permette di ottenere una superficie piana e semilucida con l uso di frese. La lucidatura si effettua con moli abrasive a grana sempre più fina fino ad usare dei dischi di feltro per ottenere una superficie quasi speculare. La lucidatura può essere effettuata anche con la fiamma ossidrica ed è in ogni caso un trattamento che richiede tempo, cura ed esperienza. Per l esecuzione di lavori complessi come arte sacra, funeraria o monumentale, la lavorazione è molto diversa ed è affidata a raffinati artigiani quando non ad artisti come nel caso della scultura. Gli strumenti a disposizione dello scultore sono quelli indicati per la finitura delle superfici. La tecnica prevede l esecuzione di un modello in creta dal quale viene ricavato un calco in gesso. Da questo vengono riportati tantissimi punti sul blocco di marmo da scolpire con il metodo della crocetta (vedi STORIA). Questo è un sistema che permette di amplificare o gonfiare il modello fino alle dimensioni volute. I punti tracciati guidano la mano dell operatore sia nelle linee sia nelle profondità e nei volumi. Questo modo di procedere può anche assumere un carattere pre industriale perché apre alla possibilità di eseguire un numero infinito di copie a partire da un modello artigianale. La mano dell artista si evidenzia nella elaborazione del modello, nell eventuale esecuzione finale di parti particolarmente delicate come i volti e le espressioni e nelle ultime finiture del modellato. Il resto è opera di maestranze specializzate. La finitura delle superfici scultoree si effettua con panni umidi e una miscela di pomice polverizzata e zolfo o con l impiego di acido ossalico a seconda che si voglia ottenere una superficie levigata e mezzo lucida o levigata specchiante. FIG. 3 Sono costituite da una serie di lame di ferro senza denti che eseguono un movimento alternato sotto costante flusso di acqua contenente sabbia silicea come abrasivo. Penetrano nella pietra a velocità diverse a seconda della natura della roccia: 4-5 cm/h per le rocce tenere, 2 cm/h per i marmi, qualche mm/h per i graniti. 29. Come si possono ricavare i blocchi dalle cave? E se vogliamo blocchi squadrati? 30. Quali tipi di rocce si ricavano dalle gallerie e dai letti dei fiumi? 31. Quali lavorazioni possono essere effettuate sul piazzale antistante la cava? 32. Quali sono gli strumenti usati per finire le superfici lapidee? 33. Come si possono ottenere lastre? E se si vogliono levigare o addirittura lucidare? FIG. 4. Superfici lavorate con scalpello (1, 2 e 6), bocciarda (3 e 4), gradina (5) 11

19 12 Lapidei Tipi e utilizzi La pietra è stata usata fino agli inizi del 900 come principale materiale da costruzione soprattutto perché pesante, dura e resistente al fuoco. Adesso si preferisce costruire le strutture portanti in laterizio o cemento armato. I settori di impiego della pietra sono dunque quattro: a) murature per opere di sostegno FIG. 5/a b) rivestimenti, pavimentazioni e coperture FIG. 5/b c) opere artistiche scultoree o architettoniche o restauro delle stesse d) opere di drenaggio, massicciate, conglomerati artificiali. Per le murature si possono adoperare conci più o meno squadrati o blocchi in tufo o pietra tenera segati. Quale che sia la pietra utilizzata essa deve presentare buona resistenza a compressione, aderenza alla malta, lavorabilità, durevolezza, costo economico conveniente. In piccole realtà si usavano le pietre locali anche se le caratteristiche tecniche potevano non essere soddisfacenti. In realtà economiche più grandi e sviluppate la possibilità di sostenere i costi del trasporto (soprattutto via fiumi o canali a volte appositamente realizzati) permetteva l uso di pietre più belle e migliori. Ricordiamo l uso del calcare d Istria per le costruzioni di Venezia e delle città adriatiche (esempio straordinario è il monolito da 11 tonnellate che costituisce la copertura del Mausoleo di Teodorico a Ravenna) FIG. 6, del marmo rosa di Candoglia (Novara) per la costruzione del Duomo di Milano, del marmo di S. Giuliano (Pisa) per la realizzazione del complesso monumentale dei Piazza dei Miracoli a Pisa. Ottime pietre da costruzione sono il travertino (usato a Roma, Perugia, Ascoli Piceno) e la pietra leccese (usata a Lecce) che combinano buona lavorabilità a buona resistenza e durezza. Attualmente le murature in pietra sono limitate a piccole costruzioni in zone in cui il materiale sia conveniente e per motivazioni sentimental-tradizionali. Vengono molto usati i tufi che sono leggeri, lavorabili, facili da porre in opera, coibenti anche se la superficie non può essere rifinita né intonacata subito perché il contatto con l aria, per alcuni anni, rende la roccia più dura e resistente. Per rivestimenti e pavimentazioni si usano masselli (blocchi di spessore inferiore a 10 cm), lastre segate o naturali (spessore fra 2 e 4 cm) e cubetti. I masselli erano impiegati per opere monumentali antiche come il travertino usato per rivestire la struttura portante in laterizio di Pantheon e Colosseo a Roma. Le lastre segate son invece oggi molto usate, vengono ancorate alla muratura con degli elementi in acciaio chiamati zanche e vengono scelte soprattutto in base al colore. Le lastre naturali soprattutto di lavagna vengono utilizzate nelle zone limitrofe a quelle di produzione, per le coperture dei tetti FIG. 7. Per le pavimentazioni si possono usare: lastre regolari (spessore più di 2 cm) e naturali (spessore fra 3 e 5 cm); lastrame a contorno irregolare (spessore 2 cm), scarto di lavorazioni più pregiate usato per pavimentazioni alla palladiana, graniglie di vari colori e pezzature con le quali si confezionano mattonelle artificiali per la pavimentazione alla veneziana FIG. 8 (vedi pagina 13), cubetti e bozze di pietra squadrate di granito, arenarie dure o selci (spessore cm) usate per pavimentazioni di strade urbane e extraurbane, i cosiddetti selciati; ciottoli di fiume in varie disposizioni. Fra gli utilizzi delle pietre nel settore artistico: realizzazione di elementi architettonici come lesene, cornicioni, balconi, colonne, fontane e panchine; applicazioni nel campo dell arredamento sia per piani di lavoro di cucine e tavoli sia per oggetti di design costruiti interamente o solo in parte in marmo; nella decorazione plastica per la realizzazione di sculture, alto e bassorilievi. Si possono usare ardesie, calcari e graniti perché sono tutti materiali perfettamente lucidabili ma FIG. 5/a FIG. 5/b FIG. 6 FIG. 7

20 Lapidei 13 il materiale d elezione in questo settore d utilizzo è sicuramente il marmo che è molto lavorabile anche è poco resistente agli acidi e agli agenti atmosferici. Per le opere di drenaggio, le massicciate e la realizzazione di materiali artificiali si usano le rocce incoerenti derivanti dall alveo di fiumi e di laghi o dalla frantumazione di massi più grandi. Si realizzano opere stradali a diversi strati e si usano per confezionare i conglomerati di cemento. Dal punto di vista commerciale la classificazione delle pietre non avviene in base alla natura geologica ma si articola in cinque classi: a) marmi b) graniti c) pietre d) travertini e) rocce incoerenti Si definiscono marmi le pietre calcaree e le pietre silicatiche basiche che hanno struttura cristallina, sono compatte, hanno durezza compresa fra 3 e 4 della scala Mohs e possono essere ridotte in lastre lucidabili. I marmi sono mediamente meno densi e duri dei graniti, più imbibenti e meno durevoli sia per la composizione chimica che per la loro struttura. I marmi sono di origine metamorfica ma, se le condizioni di formazione sono state piuttosto blande, lo stato raggiunto dal sistema è di equilibrio instabile e quindi suscettibile di cambiamenti per adattarsi alle mutate condizioni ambientali. Si possono realizzare così vacuolizzazioni (per solubilizzazione), efflorescenze, cambiamenti di colore dovuti alla variazione del numero di ossidazione dei cationi metallici responsabili delle tonalità cromatiche o a assestamenti strutturali. Inoltre i marmi sono relativamente poco compatti e la porosità aumenta la superficie di interazione e di attacco degli inquinanti esterni e li rende generalmente gelivi. D altro canto sono più leggeri, più lavorabili e hanno maggiore ricchezza e vivacità di tinte. Fra i marmi troviamo, oltre a quelli veri e propri, calcare e brecce lucidabili, serpentino e alabastro calcareo. Si definiscono graniti rocce a struttura cristallina ben visibile, con tessitura compatta, durezza compresa fra 6 e 7 della scala Mohs, di composizione silicatica acida, riducibili in lastre levigabili e lucidabili. Sono pietre che garantiscono maggiori resistenze chimiche e meccaniche rispetto ai marmi a causa della loro composizione, della loro origine che ha dato luogo a strutture cristalline stabili, della loro compattezza. Sono quindi più duri, meno imbibenti e più inerti nei confronti di composti chimici aggressivi. Di contro risultano più rari, più costosi, più difficilmente lavorabili. La rarità è dovuta al fatto che, essendo rocce antiche, hanno subito trasformazioni. Fra i graniti troviamo, oltre a quelli veri e propri, anche porfidi, sieniti, dioriti, gabbri e gneiss. FIG. 8/a FIG. 8/b Infatti i carbonati risultano sensibili all azione degli acidi in seguito al processo descritto dalla seguente reazione: CaCO 3 + 2H + Ca 2+ + H 2 O + CO 2 Che porta alla disgregazione del tessuto. Si definiscono pietre rocce di varia composizione in genere non lucidabili, tenere (tufi e arenarie) o dure (quarziti, basalti, ardesie e trachiti). Si definiscono travertini rocce di origine chimica, tenere, lavorabili, porose ma non gelive e talvolta lucidabili. Si definiscono incoerenti tutte quelle rocce non cementate o derivate da frantumazione, di varia natura. Nell ultima parte di questa sezione descriveremo brevemente alcuni tipi di rocce e le loro applicazioni. FIG. 9 Fra le rocce ignee intrusive troviamo: I graniti, formati da ortoclasio, quarzo, mica, anfiboli e pirosseni. L ortoclasio è bianco se è puro, assume colorazioni rosa, rosse, verdi o grigio azzurre a seconde delle impurezze contenute e determina il colore del granito. Il quarzo è di colore grigio vetroso. FIG. 9 13