La terra uno dei pi antichi materiali usati in architettura Se
ne parla nella Bibbia (Libro dellEsodo 5, 6-8) Ampiamente diffusa
nellantico Egitto e nelle civilt della Mesopotamia Vitruvio parla
di mattoni di terra (lateres) suggerendo la terra pi adatta, l
opportunit di mescolarla con la paglia, il miglior periodo per la
realizzazione dei mattoni, lessiccamento Plinio parla della tecnica
della terra pressata nelle casseforme-pis (parietes formacei), che
fornisce murature molto resistenti e dei mattoni crudi
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Circa il 30% della popolazione mondiale vive in costruzioni di
terra !
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Le costruzioni dell Iran, Afghanistan, Yemen, Iraq, Marocco,
Mali testimoniano che larchitettura in terra si evoluta e
specializzata fino a raggiungere una perfezione tecnica (sistemi
voltati, cupole, edifici a pi piani, superfici decorate) Ait
Benhaddou-Marocco Bam-Iran Djenn-Mali
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Costruzioni in terra cruda sono diffuse anche in Europa:
Germania, Inghilterra, Spagna, Portogallo, Italia In Francia il 15%
della popolazione rurale vive in costruzioni di terra Granada,
muralla de la Alcazaba mulino a Villefontaine-Francia Castilla y
Leon
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In Italia larchitettura in terra diffusa in Lombardia (province
di Lodi, Crema, Pavia), nellAlessandrino, nel Ferrarese, in
provincia di Macerata, in provincia di Chieti, nel Campidano prov.
Alessandria Campidano
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Ci sono molte tecniche per realizzare costruzioni in terra: le
pi diffuse nell area Mediterranea sono: pis mattoni di terra
(adobe)
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La terra anche architettura contemporanea Gli Stati Uniti,
hanno ufficialmente legittimato luso delladobe e del pis inserendo
queste tecniche nella normativa nazionale delle costruzioni. In
California le costruzioni in adobe crescono con un ritmo del 30%
annuo Casa di Martin Rauch-Austria Hotel Tierra-San Pedro de
Atacama, Cile Cappella della Riconciliazione, Berlino
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Cosa la terra ? Con il termine terra si intende quello che in
realt si deve chiamare suolo cio lo strato superficiale che ricopre
la crosta terrestre e che deriva dall' alterazione di un substrato
roccioso Il suolo composto da: - parte solida (minerale e
organica), - parte liquida - parte gassosa Si differenzia in una
serie di orizzonti: - orizzonte superficiale (5-10% sostanza
organica) - eluvium (minerali residuali, acidi umici, lisciviato
degli elementi alcalini e alcalino terrosi) - illuvium
(inorganico)
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Composizione della frazione minerale di una terra -
Fillosilicati del tipo minerali argillosi - altri Fillosilicati
(muscovite, biotite) - quarzo - feldspati - carbonati - ossidi e
idrossidi (goethite, ematite, gibbsite) - solfati (gesso) - solfuri
(pirite)
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Composizione della terra e caratteristiche del "prodotto
finito" - fibre vegetali: si oppongono al ritiro e nella giusta
quantit migliorano le caratteristiche meccaniche. - % di minerali
argillosi: forte coesione del prodotto essiccato ma fessurazione da
ritiro; - tipo di minerali argillosi: la presenza di minerali a
reticolo espandibile aumenta i problemi di ritiro e fessurazione
con peggioramento delle caratteristiche meccaniche; - sostanze
organiche disperse: aumentano la plasticit ma aumentano il
ritiro;
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Tipi di terre Terre grasse - sono costituite da unelevata % di
minerali argillosi; -trattengono una forte quantit di acqua e la
perdono lentamente per evaporazione; -subiscono un forte ritiro in
essiccazione; -sono molto plastiche; Terre magre contengono una %
rilevante di frazione sabbiosa; - trattengono poca acqua e la
perdono pi rapidamente - hanno un basso ritiro; - sono poco
plastiche;
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Fattori interni Fattori esterni - azione della pioggia
(erosione, rigonfiamento) - umidit di risalita, sali
(disgregazione) - uso (erosione) - strutturali - tipo di terra uso
(erosione) terra (magra ) umidit di risalita La terra cruda:
problemi di conservazione - troppo magra - troppo grassa - minerali
espandibili
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La terra cruda: gli attuali metodi di conservazione
manutenzione rifacimenti
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Attuali metodi di miglioramento della qualit della terra
(durabilit) Correzione granulometrica Stabilizzazione meccanica
Stabilizzazione chimica -riduzione plasticit -aumento lavorabilit
-favorire la flocculazione compressione - calce - Mg(OH) 2 -
cemento - altri additivi ( es. succhi di piante grasse) Aggiunta di
fibre paglia calce
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Sono stati fatti anche tentativi di miglioramento degli impasti
terrosi con prodotti consolidanti di sintesi (resine acriliche,
resine siliconiche e loro miscele) Comunque fino ad ora non sono
segnalati metodi di trattamento in opera delle costruzioni in terra
Le sperimentazioni pi innovative di stabilizzazione chimica sono
quelle del Dip. di Mineralogia e Petrologia dell Universit di
Granada. Largilla utilizzata per le murature in terra dellAlhambra
stata trattata con soluzioni di diluite di Ca(OH) 2, NaOH e KOH. Si
visto che: - il reticolo dei minerali argillosi espandibili stato
rapidamente distrutto, pi lentamente quello di caolinite, illite e
paragonite; - si sono formati alluminiosilicati alcalini debolmente
cristallini stabili e CSH. Entrambi hanno agito da agenti
leganti
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Possibili applicazioni dei materiali geopolimerici alla terra
cruda Additivi della terra per migliorarne le caratteristiche di
durabilit Prodotti per il consolidamento in situ dei manufatti in
terra cruda
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Ottenere una soluzione a base allumino-silicatica, capace di
reagire e produrre una struttura geopolimerica per: - additivare l
impasto terroso per produrre manufatti in terra cruda di maggior
durabilit - consolidamento superficiale dei manufatti in terra ma
anche di materiali lapidei naturali e artificiali Lo scopo della
nostra ricerca
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Nel metodo tradizionale di preparazione di materiali
geopolimerici previsto lutilizzo di soluzioni altamente alcaline.
Tali soluzioni possono essere fonte di sottoprodotti dannosi nel
campo dei Beni Culturali Per questo abbiamo sperimentato un metodo
basato sulla tecnica dell attivazione meccano-chimica Metodo
alternativo di produzione
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L attivazione meccano-chimica un metodo per aumentare la
reattivit dei materiali Come conseguenza, il trattamento delle
materie prime che si utilizzano per la produzione dei geopolimeri,
(ceneri vulcaniche, pomici, scorie di fonderia, metacaolino)
risulta pi semplice e meno costoso
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L attivazione meccano-chimica si effettua tramite macinazione
spinta Questo processo causa le seguenti trasformazioni: - aumento
della superficie specifica; - formazione di difetti puntuali; -
transformazioni di fase nei materiali polimorfici; -reazioni
chimiche. I vantaggi di questo processo sono: - pi basse
temperature di reazione; - aumento della solubilit e della velocit
di solubilizzazione; - formazione di composti solubili in
acqua
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La nostra sperimentazione Siamo partiti da pomice e caolino
come precursori per la produzione di consolidanti geopolimerici e
leganti geopolimerici Questi materiali sono stati attivati
meccanicamente - lisciviato con soluzioni alcaline in bassa
concentrazione (1M) rispetto a quelle normalmente utilizzate nella
produzione dei geopolimeri (5-10M) in modo da ottenere una
soluzione ricca in Si(OH) 4 e Al(OH) 4 capace di geopolimerizzare e
consolidare materiale attivato - usato direttamente come additivo
mescolato alla terra
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- a 320 di macinazione, con NaOH 1M si ottiene: Si~600ppm e
Al~800ppm Quantit di Si e Al nella soluzione ottenuta dalla
lisciviazione del caolino attivato Quantit di Si nella soluzione
ottenuta dalla lisciviazione della pomice attivata - a 320 di
macinazione, sia con NaOH che con KOH 1M si ottiene:
Si~4000ppm
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40g di terra sono stati mescolati a 20ml delle seguenti
soluzioni: - NaOH 0,386M - KOH 0,382M - soluzione estratta da
caolino macinato in NaOH 1M - soluzione estratta da caolino
macinato in KOH 1M - soluzione estratta da pomice macinata in NaOH
1M - soluzione estratta da pomice macinata in KOH 1M - acqua
distillata - soluzione acquosa di nano-silice Preparazione della
terra per la sperimentazione Si utilizzata una terra
marnoso-argillosa in cui la frazione argillosa contiene una piccola
quantit di minerali a reticolo espandibile Si selezionata una
granulometria < 630 m
Prove di resistenza alla perforazione (DRMS) Verifica del
comportamento dei campioni di terra Le soluzioni estratte con NaOH
1M sono quelle che hanno unefficacia maggiore. La nanosilice rende
il materiale duro ma fragile
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Il E ha valori vicini a 3 Il parametro che varia maggiormente b
con tendenza ad un aumento (ingiallimento) Variazioni
colorimetriche
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Il lavoro che resta da fare Valutazione di Na e K liberi dovuti
a reazione incompleta degli attivatori alcalini Verifica della
presenza di eventuali fasi di neoformazione dannose come carbonati
alcalini Studio delle fasi cristalline di neoformazione
(idrosodalite ecc..) che accompagnano i composti amorfi formatisi
nel processo di geopolimerizzazione Studio della durabilit degli
impasti terrosi Mettere a punto il metodo di trattamento
superficiale con le soluzioni realizzate Studio delle capacit
stabilizzanti