1. PREMESSA

Questo articolo è la terza parte di una pubblicazione intitolata “Dal calcestruzzo antico a quello moderno” la cui prime due parti (“Evoluzione dei leganti per malte e calcestruzzi” e “Il calcestruzzo Romano”) sono apparse rispettivamente nei numeri 41 e 43 di Enco Journal.


2. INTRODUZIONE: LA SCOPERTA DELLA POZZOLANA

Il principale merito dei Romani nel progresso dei materiali da costruzione è consistito nell’impiego della pozzolana, del tipo di quella naturale-vulcanica esistente presso Pozzuoli (pulvis puteolana) o di quella artificiale in forma di mattone macinato (cocciopesto). La pozzolana veniva impiegata, in parziale o totale sostituzione della sabbia normale, in una malta a base di calce aerea (CaO) capace di indurire solo all’aria in assenza di pozzolana. I Romani scoprirono che, grazie alla combinazione della calce aerea con la pozzolana, la malta diventava idraulica: era in grado, cioè, di indurire non solo all’aria ma anche sotto acqua e di raggiungere una maggiore resistenza meccanica.

Questa è schematicamente la differenza tra una malta aerea e una pozzolanica:

malta aerea ⇒ acqua + calce aerea (CaO) + sabbia
malta idraulica ⇒ acqua + calce aerea (CaO) + sabbia e/o pozzolana e/o cocciopesto

In sostanza, la pozzolana è una sabbia speciale capace di trasformare una malta aerea in una malta idraulica nonostante il legante impiegato (calce) sia di per sé stesso aereo. La pozzolana ha la capacità di reagire in presenza di acqua con la calce:

Ca(OH)₂ + SiO₂ + Al₂O₃ + H₂O ⇒ C-S-H* + C-A-H* [1]

*I simboli C-S-H e C-A-H non sono formule chimiche ma piuttosto le iniziali in inglese di Calcium Hydrated Silicate e Calcium Aluminate Hydrated.

A seguito di questa reazione, si formano gli alluminati di calcio idrati (C-A-H) ed in particolare i silicati di calcio idrati (C-S-H), gli stessi che si formano nella idratazione dei moderni cementi, ai quali si deve la maggiore resistenza meccanica di una malta idraulica rispetto alla normale malta aerea. Una seconda importantissima caratteristica della malta contenente la pozzolana consiste nella capacità di resistere all’azione dilavante dell’acqua piovana e delle acque naturali come quelle fluviali, lacustri e all’acqua di mare particolarmente aggressiva nei confronti delle costruzioni marittime. Questa caratteristica, in particolare, ha consentito di costruire porti marittimi durabili così a lungo da rimanere pressoché intatti fino ai nostri giorni.

3. LA CALCE IDRAULICA

Dovettero passare molti secoli prima che si inventasse la calce idraulica, capace di per sé -cioè senza la presenza di pozzolana- di indurire anche in assenza di aria e di resistere all’azione dilavante dell’acqua piovana o del moto ondoso dell’acqua di mare.

L’invenzione della calce idraulica è attribuita al britannico John Smeaton che nel 1750 la produsse e scientemente la utilizzò, proprio per il suo comportamento idraulico, nella costruzione del faro marino di Eddystone. Tuttavia, gli impieghi di calce idraulica, ancorché prodotta empiricamente e non su basi scientifiche quali quelle adottate da Smeaton, risalgono a due secoli prima.

3.1 Produzione empirica della calce idraulica

Già nel 1570 Andrea Palladio (“Trattato di Architettura, Libri 4”,Venezia, 1570) descrive una calce straordinaria ottenuta per cottura di una pietra calcarea presso Padova (probabilmente l’attuale Monselice) con caratteristiche idrauliche. Per l’esattezza Palladio scrive: “la calce ottenuta da tale pietra indurisce immediatamente e si può adoperare sia per lavori in acqua che per opere esposte alle intemperie”. Da questa descrizione si può dedurre che, all’epoca di Palladio, solo la calce cotta con il calcare proveniente da una certa cava vicino a Padova era in grado di assicurare queste straordinarie prestazioni.

Analogamente, l’architetto sabaudo Juvarra nella metà del settecento, senza conoscere l’invenzione di Smeaton, già conosceva bene la differenza tra la “calcina dolce” e la “calcina forte”, essendo la prima una normale calce aerea e la seconda una calce idraulica. Era talmente conscio di questo diverso comportamento (ancora una volta empiricamente e senza conoscere le ragioni chimiche di questa differenza) che destinava la calcina dolce agli intonaci per interno e la calcina forte alle strutture più impegnative per una richiesta di maggiore resistenza meccanica e/o per una migliore resistenza al dilavamento delle superfici esposte all’acqua piovana, (A. Momo, “Note su produzione ed uso di calce nella prima metà del Settecento”, pagine 54 negli Atti del Seminario Rilem, intitolato “Le malte nell’evoluzione del processo costruttivo: passato, presente e futuro” coordinato da Anna Gilbert Volterrani, Torino, 1988).

3.2. Produzione scientifica della calce idraulica

Oggi noi sappiamo che il comportamento idraulico delle malte descritte da Palladio e Juvarra era dovuto alla presenza di impurità argillose nel calcare di partenza (noto come marna o calcare marnoso). Come dimostrò Smeaton, in una pubblicazione datata quasi 40 anni dopo il primo impiego (“A narrative of the building of the Eddystone Lighthouse”, Ed. H. Hughes, London, 1791), il calcare impiegato per produrre la calce idraulica conteneva una discreta quantità (circa 11%) di materiale argilloso. Oggi noi sappiamo che la presenza di argilla (chimicamente rappresentabile con la formula xSiO₂•yAl₂O₃•zH₂O o S_XA_YH_Z secondo la denominazione sintetica adottata nella chimica del cemento*) è fondamentale per produrre una calce idraulica.

* Nella chimica del cemento è quasi esclusivamente adottata la seguente sintetica terminologia:prima di ⇒ è riportato il simbolo chimico tradizionale (per es. CaO per l’ossido di calcio); dopo ⇒ è mostrato il simbolo sintetico (per es. C):
Calce (ossido di calcio): CaO ⇒ C
Silice (ossido di silicio): SiO₂ ⇒ S
Allumina (ossido di alluminio): Al₂O₃ ⇒ A
Ematite (ossido ferrico): Fe₂O₃ ⇒ F
Acqua: H₂O ⇒ H
Anidride carbonica: CO₂ ⇒
Anidride solforica: SO₃ ⇒
Gesso bi-idrato: CaSO₄•2H₂O; oppure : CaO •SO₃•2H₂O ⇒ CŜH
Idrossido di calcio: Ca(OH)₂; oppure: CaO•H₂O ⇒ CH
Silicato bicalcico: 2CaO•SiO₂ ⇒ C₂S
Alluminato monocalcico: CaO•Al₂O₃ ⇒ CA
Alluminato di calcio idrato: xCaO•yAl₂O₃•zH₂O ⇒C-A-H
Silicato di idrato:calcio:xCaO•ySiO₂•zH₂O ⇒ C-S-H

Nella cottura di un calcare marnoso si verificano diverse reazioni:

• a circa 500 °C avviene decomposizione dell’argilla (S_xA_yH_z) con formazione di silice (S), allumina (A) e vapore acqueo (H) che viene trascinato in alto (⇑) con i fumi della combustione:

S_xA_yH_z ⇒ xS + yA +zH (⇑) [2]

• a circa 900 °C avviene la decomposizione termica del calcare (CaCO₃) con produzione di ossido di calcio (C) e anidride carbonica () che viene trascinata in alto (⇑) con i fumi della combustione:

CaCO₃ ⇒ C + (⇑) [3]

• alla stessa temperatura di 900 °C si verificano due reazioni di combinazione tra la calce e la silice e tra la calce e l’allumina con formazione di silicato bicalcico (C₂S) e alluminato monocalcico (CA):

2C + S ⇒ C₂S [4]

C + A ⇒ CA [5]

Per incrementare il contenuto di C₂S e di CA si aumenta il contenuto di argilla dalla cui decomposizione termica si formano silice ed allumina secondo la reazione [2] e quindi il silicato e l’alluminato di calcio rispettivamente secondo la [4] e la [5].Aumentando il contenuto di argilla nella miscela da cuocere si possono migliorare le prestazioni della calce idraulica grazie all’aumento dei componenti idraulici (C₂S e CA) ai quali è dovuto l’indurimento anche in assenza di aria.
La cottura del calcare argilloso al termine del processo provoca una miscela di tre prodotti: calce (C), silicato bicalcico (C₂S) e alluminato monocalcico (CA). Ciascuno di questi tre prodotti, allorquando viene in contatto con acqua, dà luogo ad una reazione di idratazione:

C + H ⇒ CH [6]
C₂S + H ⇒ C-S-H + CH [7]
CA + H ⇒ C-A-H [8]

A seguito della reazione [6] l’ossido di calcio (detto calce viva) è trasformato nel corrispondente idrossido (detto calce spenta) e questo processo provoca un violento sviluppo di calore noto come spegnimento della calce. Le reazioni [7] e [8] provocano un indurimento del sistema anche in assenza di aria (legante idraulico) per la formazione dei prodotti C-A-H e C-S-H del tutto identici a quelli formati secondo la reazione [1] quando la calce idrata viene impastata con acqua in presenza di pozzolana.

Prima di essere utilizzata per confezionare malte o calcestruzzi, la calce idraulica è sottoposta ad un preliminare ed attento trattamento con acqua stechiometrica, cioè con acqua appena sufficiente a trasformare rapidamente tutto il C in CH senza provocare alcuna sostanziale idratazione del C₂S e del CA secondo i processi [7] e [8]. Al termine di questo trattamento, la calce idraulica contiene CH, C₂S, e CA.

In sostanza, la reazione con acqua avviene una prima volta durante il processo di produzione trattando il prodotto cotto con un quantitativo di acqua ben controllato e sufficiente solo a trasformare l’ossido in idrossido di calcio secondo la [6]. La seconda reazione della calce idraulica con acqua avviene secondo le reazioni [7] e [8] durante la sua utilizzazione allorquando la miscela di calce idraulica e sabbia viene mescolata con il quantitativo di acqua sufficiente per produrre una malta plastica e facilmente lavorabile capace di indurire progressivamente.

3.3. Indurimento della calce idraulica

Se la malta di calce idraulica viene stagionata al di fuori del contatto con aria i prodotti che provocano l’indurimento della malta sono quelli provocati dai processi [7] e [8] con produzione rispettivamente del C-S-H e del C-A-H. Soprattutto la formazione del C-S-H assicura l’indurimento della malta per formazione di un prodotto a base di fibre microcristalline dall’intreccio delle quali dipende l’irrigidimento del sistema. La formazione di C-S-H fibroso secondo il processo [8], cui si deve il progressivo indurimento della malta di calce idraulica, avviene più velocemente ed in maggiore quantità rispetto a quella con cui si manifesta la formazione del C-S-H nella malta di calce-pozzolana secondo il processo [1]. D’altra parte, la formazione di C-S-H nel processo [7] è accompagnato dalla formazione di idrossido di calcio (CH), denominato calce d’idrolisi, che si va a sommare allo stesso idrossido che si forma durante il processo di spegnimento in fase di processo produttivo secondo la reazione [6].

Se la malta di calce idraulica viene esposta all’aria, oltre ai processi di idratazione del silicato (C₂S) e dell’alluminato (CA), si verifica, per effetto dell’anidride carbonica presente nell’aria, anche un processo di carbonatazione dell’idrossido di calcio, che si trasforma in carbonato di calcio (CaCO₃), lo stesso processo che avviene nell’indurimento della normale calce aerea.

Di seguito è sinteticamente mostrato un confronto tra due le malte idrauliche:quella ottenuta utilizzando il legante formato da calce idraulica, e quella ottenuta utilizzando il legante formato dal calce aerea in combinazione con la pozzolana:

• entrambi i leganti sono di tipo idraulico, cioè entrambi sono adatti a produrre malte in grado di indurire in assenza di aria, capaci di resistere in servizio al dilavamento di acqua naturale (piovana, potabile o marittima) e quindi adatti a confezionare calcestruzzi;
• la resistenza meccanica della malta di calce idraulica è maggiore di quella di calce + pozzolana soprattutto alle brevi stagionature;
• la pozzolana naturale è localizzata in alcune aree di natura prevalentemente vulcanica mentre la calce idraulica può essere prodotta ovunque, purché sia disponibile un calcare argilloso o una miscela di calcare e argilla, quest’ultima formata da minerali a base di silico-alluminati idrati (S_xA_yH_z).

3.4. Calce idraulica naturale e artificiale

Tornando alla calce idraulica vale la pena di fornire alcune definizioni di questo prodotto da un punto di vista scientifico o commerciale. Commercialmente si usa oggi distinguere la calce idraulica naturale da quella artificiale. La calce idraulica prodotta per cottura di calcare argilloso (marna) come avveniva al tempo di Palladio, Juvarra e Smeaton è definita naturale. Tuttavia, questo termine è scientificamente improprio in quanto un prodotto definito naturale dovrebbe corrispondere a un materiale disponibile in natura (come per esempio è effettivamente la pozzolana di origine vulcanica); invece, la cosiddetta calce idraulica definita commercialmente naturale è in realtà un prodotto artificiale in quanto ottenuto attraverso un processo industriale basato sulla cottura di calcare argilloso (marna) o di miscele di calcare miscelato con argilla.

La calce idraulica definita commercialmente artificiale è, invece, quella ottenuta miscelando il moderno cemento Portland con calce aerea o con filler minerali (polvere di calcare) per “diluire” il cemento Portland ed ottenere prestazioni meccaniche paragonabili a quelle della calce idraulica naturale ottenuta per cottura di calcare marnoso. Occorre precisare che il processo di produzione della calce idraulica naturale è in realtà molto più complesso (dopo la cottura avviene la delicata fase dello spegnimento della calce viva con acqua stechiometrica) rispetto a quello della calce idraulica artificiale (semplice miscelazione di cemento Portland con calce o con filler calcareo).

La distinzione chimica tra calce naturale e calce artificiale così come sono state sopra definite è possibile ed immediata grazie alla identificazione dei prodotti presenti solo nel cemento Portland (in particolare il C₃S) ma non nella calce idraulica. Tuttavia, al di là delle rivendicazioni commerciali e pubblicitarie, è possibile ottenere per la calce idraulica artificiale le stesse prestazioni di consistenza plastica, resistenza meccanica, rigidità, porosità al vapore acqueo, e colore, ottenibili con una calce idraulica naturale.

Uno degli aspetti più interessanti che contraddistingue la calce idraulica naturale da quella artificiale è la maggiore plasticità (grassezza) della prima che si lascia facilmente plasmare e stendere nella preparazione di un intonaco. Tuttavia è oggi possibile produrre una malta a base di solo cemento, anch’essa molto grassa, plastica e lavorabile, mediante aggiunta di additivi chimici a base di agenti aeranti capaci di sviluppare microbolle di aria (in misura del 10-20% in volume) al momento della miscelazione con acqua e capaci di migliorare la plasticità della malta.

4. DALLA CALCE IDRAULICA AL CEMENTO PORTLAND

Con il progresso scientifico della chimica, tra la fine del ’700 e l’inizio dell’800, prevalentemente basata sulle ricerche degli scienziati francesi (Lavoisier, Vicat e Le Chatelier) e dei tecnici britannici (Parker, Frost, e Aspdin), si scoprono i diversi ruoli giocati, da una parte dalla calce, e dall’altra dai silicati e alluminati.

A seguito di queste ricerche, il contenuto di argilla fu aumentato da circa il 10% (presente nella marna naturale impiegata da Smeaton nella produzione della sua calce idraulica naturale) fino al 40% con miscele artificiali di calcare ed argilla da inviare al forno di cottura per ottenere prodotti che vanno dalla calce idraulica al cemento che prendono i nomi di: cemento di Parker o cemento romano nel 1796; cemento naturale messo a punto da Vicat nel 1818; cemento di Frost messo a punto nel 1811; cemento inglese (sviluppato anch’esso da Frost nel 1822); cemento Portland brevettato da Aspdin nel 1824 e considerato ufficialmente l’inventore di questo cemento.

Con queste variazioni nelle proporzioni delle due materie prime (dal 10 al 40% di argilla) si arriva gradualmente ad aumentare il contenuto dei silicati ed alluminati di calcio a spese della calce non combinata (detta anche calce libera), con significativo incremento della resistenza meccanica e della capacità di resistere alle azioni dilavante delle acque naturali.

Nel suo brevetto del 1824 Aspdin non aveva preso in conto, o aveva intenzionalmente sottaciuto, l’importanza della temperatura di cottura per aumentare le percentuali dei silicati e degli alluminati a spese della calce libera fino alla completa scomparsa di quest’ultima.

E’ stato però il britannico Johnson a evidenziare l’importanza di aumentare la temperatura di cottura della calce e dell’argilla ben oltre i 900 °C (raggiunti per produrre la calce aerea o la calce idraulica naturale) al fine di combinare tutta la calce (C) in silicati ed alluminati di calcio del tipo di quelli formati con le reazioni [4] e [5] nel processo di produzione della calce idraulica.

Vicat, dopo varie controversie scientifiche e brevettuali, definì in modo netto e scientificamente corretto la distinzione tra calce idraulica (che necessita dello spegnimento con acqua per convertire tutto l’ossido di calcio libero in idrossido di calcio) e cemento Portland il cui prodotto (denominato clinker) non richiede, prima di essere impiegato, alcun trattamento di spegnimento per l’assenza di calce libera (se non in tracce).

Un altro aspetto importante che distingue la calce idraulica dal cemento Portland è la presenza in quest’ultimo di gesso (CaSO₄ • 2H₂O) che viene aggiunto al clinker per regolarne la presa ed evitare un troppo rapido rapprendimento dopo la miscelazione del cemento con l’acqua (presa rapida) che avrebbe in pratica impedito una corretta messa in opera dell’impasto cementizio.

Lo sviluppo del cemento Portland avvenne quando le ricerche del grande chimico-fisico Le Chatelier, verso la fine dell’800, portarono a scoprire che nel cemento Portland sono presenti:

- i silicati, in forma di silicato bicalcico (C₂S) e soprattutto di silicato tricalcico (C₃S) ai quali si deve il buon comportamento meccanico delle malte e dei calcestruzzi;

- l’alluminati tricalcico (C₃A) ed il ferro-alluminato tetracalcico (C₄AF) attraverso la cui presenza il clinker può essere ottenuto da una temperatura ragionevolmente bassa (circa 1400 °C) che porta alla parziale fusione del prodotto di cottura che è essenziale per la completa trasformazione delle materie prime (calcare, argilla, minerali o prodotti contenenti ferro) nei quattro costituenti mineralogici del cemento Portland: C₃S + C₂S pari a circa l’80% e C₃A + C₄AF pari a circa il 20%;

- ruolo del gesso nel controllo della presa del cemento.

4.1. Cementi di miscela

Il tedesco Michaelis nel 1896 scoprì la felice combinazione del cemento Portland con pozzolana naturale per produrre cemento pozzolanico, precursore dei moderni cementi di miscela. Si tratta di sostituire una parte del clinker di cemento Portland con pozzolana, entrambi co-macinati nello stesso mulino.

Il ruolo della pozzolana è quello di combinarsi con la calce di idrolisi che si produce con il processo [9] per idratazione dei silicati di calcio (C₃S e C₂S) portando alla formazione di altro C-S-H* [10] oltre a quello formato direttamente per reazione dei silicati con acqua (C-S-H):

Cemento Portland + acqua ⇒ C-S-H + Ca(OH)₂ [9]
Ca(OH)₂ + pozzolana/loppa ⇒ C-S-H* [10]

Nei moderni cementi di miscela i materiali pozzolanici impiegati sono la pozzolana naturale ma soprattutto scorie di altri processi industriali (cenere dalla combustione del carbone, loppa d’altoforno, ecc.) capaci di reagire con la calce che si forma per idratazione del cemento Portland in modo analogo a quanto avviene con il processo [10].

5. NASCITA DEL CALCESTRUZZO MODERNO

Il calcestruzzo moderno, oltre che sulla disponibilità del cemento Portland, si basa sulla disponibilità di un mezzo meccanico (betoniera) capace di mescolare la miscela plastica di acqua, cemento, sabbia e ghiaia (o pietrisco) che viene successivamente gettata all’interno delle cassaforme.

La betoniera non era disponibile all’epoca del calcestruzzo antico dei Romani. Per questo motivo veniva adottata una particolare e ingegnosa tecnologia illustrata da J.P. Adam (“La Construction Romaine. Materiaux et Techniques” tradotto in Italiano “L’arte di costruire presso i Romani, materiali e tecniche”, Ed. Longanesi & C., Milano 1984). Il modo di edificare un muro in calcestruzzo romano, è schematicamente illustrato in cinque fasi nella Fig. 1: veniva innanzitutto costruita la fondazione (fase 1); la malta era prodotta da un muratore a piè del muro mescolando acqua, calce e pozzolana con l’ausilio di una marra (fase 2); veniva quindi montata l’impalcatura per la costruzione dei paramenti in mattone o pietra che fungevano da casseri permanenti (fase 3); la malta prodotta a piè d’opera veniva trasportata da un secondo muratore in contenitori fino alla sommità dei paramenti già predisposti (fase 4); la malta veniva versata dai contenitori all’interno dei paramenti murari ed un terzo muratore provvedeva a costipare la malta ed a conficcare manualmente i rottami di pietra (caementum) o mattoni all’interno della malta (fase 5). Il risultato è quelloche si può vedere nella Fig. 2 che mostra la sezione di un muro in calcestruzzo romano.

L’inglobamento manuale dell’aggregato grosso all’interno della malta, già gettata entro i paramenti murari, doveva quindi avvenire separatamente dalla miscelazione degli ingredienti della malta.

Si preferiva anche introdurre come aggregato grosso non una ghiaia, come avviene nei moderni calcestruzzi, ma rottame di pietra o mattoni di grosse dimensioni per meglio conficcare manualmente l’aggregato grosso nella malta e, nel contempo, per diminuire quanto più possibile il volume di malta (più costosa). Una conseguenza di questa tecnica costruttiva è la netta differenza dimensionale del rottame di pietra (o mattone) e della sabbia come è mostrato nella Fig. 3. Si può affermare che esiste una discontinuità granulometrica tra la sabbia e l’aggregato grosso.

Al contrario, in un calcestruzzo moderno si cerca di attuare la massima continuità granulometrica degli aggregati (Fig. 4) in modo da favorire il massimo inserimento dei granuli fini (sabbia) nei vuoti interstiziali dei granuli intermedi (ghiaietto), e dei granuli di questo aggregato nei vuoti interstiziali tra i granuli più grossi (ghiaia). Questa operazione richiede mezzi meccanici rapidi ed efficaci per selezionare gli aggregati mediante vagliatura e per mescolarli insieme agli altri ingredienti del calcestruzzo all’interno di una betoniera.

Il risultato della continuità granulometrica degli aggregati, cioè del loro assortimento dimensionale, in un moderno conglomerato è illustrato nella Fig. 5 che mostra la sezione circolare di una colonna in calcestruzzo: gli elementi lapidei formano uno scheletro granulometrico molto addensato, così da ridurre al minimo il volume dei vuoti interstiziali tra i granuli degli aggregati e quindi anche il volume di pasta cementizia che avvolge gli aggregati per formare, ad indurimento avvenuto, un elemento monolitico artificiale. La minimizzazione dei vuoti tra gli aggregati è di fondamentale importanza per ottenere calcestruzzi dimensionalmente stabili caratterizzati da un elevato modulo elastico e un basso ritiro igrometrico quando sono esposti ad ambienti asciutti.

Non è possibile citare al mondo un’opera in calcestruzzo più durabile del Pantheon. Fu costruito in soli 7 anni con Adriano Imperatore dal 118 al 125 d.C. edificando una cupola semisferica (Fig. 6) su una precedente costruzione eseguita circa un secolo prima da Marco Agrippa (Fig. 7) figlio di Lucio, come appare scritto sul frontone del portico.

Il confronto della distribuzione granulometrica dell’aggregato impiegato nel calcestruzzo antico ed in quello del calcestruzzo moderno può essere espresso quantitativamente riportando sulla ordinata la percentuale di materiale più grossa della dimensione riportata in ascissa (Fig. 6): si può osservare che nel calcestruzzo moderno la curva cresce in modo continuo, mentre in quello antico la curva presenta un tratto piano in corrispondenza della lacuna di materiale compresa tra la dimensione massima della sabbia (5 mm) e quella minima (55 mm) del rottame in pietra.
La Tabella 1 riassume tutte le differenze nelle prestazioni e nella composizione di un calcestruzzo antico e di quelle di un calcestruzzo moderno derivanti principalmente dall’impiego di un diverso legante e di una diversa granulometrica degli aggregati. Una importante differenza tra i due tipi di calcestruzzo (non mostrata in Tabella 1) riguarda la durabilità delle strutture paradossalmente migliore in quelle con calcestruzzo romano per l’assenza dei ferri di armatura presenti nelle strutture in c.a. ed esposte a rischio di corrosione.

6. CONCLUSIONI: PRINCIPALI DIFFERENZE TRA CALCESTRUZZO ANTICO E MODERNO

Le principali differenze tra l’antico calcestruzzo sviluppato dai Romani e quello prodotto attualmente consistono fondamentalmente in:

- un diverso legante adottato dai Romani (calce + pozzolana) o impiegato nel calcestruzzo prodotto attualmente (cemento Portland o cementi di miscela);

- una diversa granulometria degli aggregati (discontinua nel calcestruzzo romano con grossi rottami di pietra e continua in quello moderno);

- diversa tecnologia di mescolamento (malta miscelata a mano e successiva inserzione manuale degli aggregati grossi nella malta del calcestruzzo romano e miscelazione meccanica degli aggregati con acqua e cemento nel moderno calcestruzzo);

- trasposto manuale a brevissima distanza per il calcestruzzo romano e trasporto meccanico a lunga distanza con autobetoniere per il moderno calcestruzzo;

- compattazione manuale del calcestruzzo fresco romano e compattazione meccanica (vibrazione) del calcestruzzo moderno;

- getto del calcestruzzo romano entro casseri permanenti formati da paramenti murari in pietra o mattone e getto del calcestruzzo moderno entro cassaforme rimuovibili;

- maggiore resistenza meccanica nel calcestruzzo moderno rispetto a quello romano.

Un aspetto importante delle costruzioni in calcestruzzo romano riguarda la loro durabilità a lungo termine ancora pervenute pressoché intatte ai nostri giorni a meno di eventi straordinari quali guerre, incendi e terremoti. Da questo punto di vista, la durabilità delle moderne strutture in c.a è spesso compromessa fondamentalmente per la presenza di armature metalliche esposte ai rischi di corrosione a meno che non si adottino adeguate misure preventive.