Il cemento non può essere impiegato nel recupero degli edifici storici

Il cemento, un legante artificiale ottocentesco

Il cemento Portland, il tipo di cemento attualmente più diffuso per la preparazione di intonaci, calcestruzzi e malta da costruzione, è un legante artificiale di origine ottocentesca: venne infatti inventato nel 1824 e deve il proprio nome alla somiglianza esteriore con la roccia dell'isola di Portland in Inghilterra.

Il suo uso è quindi del tutto sconosciuto negli edifici antichi.


Il cemento è costituito da una miscela di silicati e alluminati di calcio ottenuti dalla cottura ad altissime temperature di calcare e argilla a cui viene aggiunta una piccola percentuale di gesso.

Le sue caratteristiche sono ottime:

• è un legante idraulico, cioè in grado di fare presa anche in presenza di forte umidità o perfino sott'acqua;
  
  
• può essere miscelato con la calce per ottenere una malta bastarda;
  
  
• ha un'ottima resistenza meccanica a compressione;
  
  
• fa presa molto rapidamente;
  
  
• resiste meglio al degrado rispetto alla calce aerea o idraulica naturale.
  
  

Il ciclo di produzione del cemento prevede numerose fasi:

• estrazione delle materie prime in cave o miniere;
  
  
• controllo di qualità, completa essicazione e frantumazione delle materie prime;
  
  
• loro miscelazione a crudo per ottenere la cosiddetta farina da sottoporre a cottura;
  
  
• cottura in appositi forni a circa 1480°C per ottenere il clinker cemento, costituito da piccole sferette di materiale utilizzate anche per la fabbricazione di piastrelle;
  
  
• macinazione del clinker;
  
  
• aggiunta degli eventuali additivi, ad esempio per ritardare o accelerare la presa;
  
  
• deposito del cemento in silos;
  
  
• confezionamento in sacchi.
  
  
  

Intonaci, malte cementizie e palazzi storici: cause di un'incompatibilità

Date le sue caratteristiche, si può dunque utilizzare il cemento nel recupero edifici storici?
La risposta è no a causa della sua incompatibilità con i materiali e le tecniche costruttive tradizionali. L'uso del cemento contraddice inoltre i principi del restauro architettonico e in particolare quelli di compatibilità, reversibilità e minimo intervento.


Il cemento, avendo una resistenza meccanica quattro o cinque volte superiore a quella sia di una malta tradizionale di calce, sia dei mattoni, ciottoli o conci lapidei che compongono una muratura antica, crea delle discontinuità nella parete che possono alterarne sensibilmente il comportamento strutturale o causare gravi danni.
Occorre dunque evitare l'uso del cemento negli interventi di consolidamento come il risarcimento delle lesioni con la tecnica dello scuci-cuci o le iniezioni di malta entro cavità o pareti con paramenti distaccati.


L'uso del cemento come malta per intonaco o per la ristilatura dei giunti tra i mattoni o i conci di pietra è inoltre particolarmente invasivo e del tutto irreversibile: il potere di adesione della malta cemento è infatti quasi sempre superiore a quella del materiale del substrato.

Risulta perciò praticamente impossibile rimuovere un intonaco, la sarcitura di lacune o le ristilature dei giunti senza provocare gravi danni alla superficie della muratura.

Il cemento può inoltre favorire direttamente o indirettamente alcune forme di degrado tipiche dei palazzi antichi.


Essendo infatti meno traspirante e permeabile al vapore acqueo, una malta cementizia favorisce il ristagno di acqua nella muratura ad esempio dovuta all'umità di risalita capillare.

Ciò comporta una notevole accelerazione dei tipici danni che si verificano in corrispondenza della massima altezza raggiunta dalle infiltrazioni d'acqua provenienti dal terreno, e cioè disgregazione e polverizzazione dei mattoni e disgregazione, erosione o scagliatura delle pietre particolarmente predisposte come il tufo o l'arenaria. Nei casi più gravi si arriva alla pressoché totale distruzione di alcuni corsi della muratura, con notevole indebolimento strutturale e conseguenti probabili dissesti.

Anche la formazione di efflorescenze e sub-efflorescenze saline vede un drastico aumento in presenza di malta cementizia. Durante la presa del cemento si forma infatti l'alluminato tri-calcico, che in un ambiente umido reagisce con i solfati formando l'ettringite, un sale complesso dai cristalli particolarmente voluminosi.


Il risultato sono efflorescenze sulla superficie della muratura, particolarmente dannose in presenza di stucchi e affreschi, o le ancora più insidiose sub-efflorescenze che si formano nelle soluzioni di continuità del materiale come fratture o cavità naturali.
Dopo averle saturate, i cristalli di ettringite esercitano una grandissima pressione, spaccando il materiale e comportando la formazione di estese lacune, particolarmente rovinose ad esempio in presenza di cornici, modanature o bassorilievi di pietra o laterizio.

Il cemento armato nel consolidamento degli edifici storici

Si può invece utilizzare il cemento armato nel restauro strutturale, consolidamento e miglioramento sismico del nostro patrimonio storico?

Anche in questo caso la risposta è negativa.


In passato questa prassi era invece estremamente comune, perché fino agli anni '90 le normative sul rischio sismico consigliavano ad esempio:

• la sostituzione dei solai in legno ammalorati con altri in laterocemento;
  
  
• il consolidamento delle volte strutturali in pietra o mattoni mediante la costruzione di una cappa estradossale in calcestruzzo armato;
  
  
• la realizzazione di pesanti cordoli in cemento armato, sia sommitali che di piano, generalmente ricavati in breccia nello spessore dei muri portanti.
  
  

Questi interventi hanno mostrato tutti i loro limiti in occasione di alcuni recenti terremoti, quando gli edifici consolidati in questo modo hanno subito danni devastanti.

Il comportamento statico delle strutture in cemento armato è infatti molto diverso da quello degli edifici antichi con murature portanti e orizzontamenti in legno o volte in pietra o mattoni.

Per prima cosa sono molto più pesanti: uno spesso cordolo sommitale di calcestruzzo armato, un solaio o una soletta di copertura aumentano dunque sensibilmente i carichi che gravano sulle murature storiche, causando la formazione di un quadro fessurativo abbastanza caratteristico.

Durante una scossa di terremoto queste strutture possono invece produrre crolli totali o parziali a causa del cosiddetto effetto trave. Durante una scossa di terremoto un cordolo sommitale in cemento armato, molto più rigido della muratura sottostante, si comporta infatti come il peso di un sismografo oscillando meno e in controfase rispetto all'edificio.

Le murature scadenti, in pietrame con tessitura disordinata e/o due paramenti non correttamente ammorsati, sono particolarmente vulnerabili e tendono a sgretolarsi in corrispondenza dei cantonali e nelle porzioni sommitali immediatamente sottostanti la copertura.


Anche i cordoli di piano provocano numerosi problemi:

• la loro realizzazione, che avviene mediante la demolizione parziale della muratura per cantieri, indebolisce la parete già in condizioni normali (cioè statiche), provocando una distribuzione eccentrica dei carichi verticali e favorendo il fenomeno dell'instabilità per carico di punta che si manifesta con i tipici spanciamenti e lesioni verticali;
  
  
• diminuisce anche la sezione resistente, con conseguente aumento dei carichi concentrati spesso anche oltre il limite di resistenza della pietra o dei mattoni;
  
  
• durante il terremoto genera anch'esso un effetto trave, seppur di intensità minore, che favorisce lo sfondamento della muratura con conseguente crollo della parete;
  
  
• è un intervento decisamente irreversibile e particolarmente invasivo, perché la rimozione del cordolo e il ripristino della perduta continuità muraria sono costosi e difficili tecnicamente.
  
  

Oltre agli inconvenienti sopra descritti occorre anche considerare che:

• la sostituzione di un solaio o un tetto in legno con altri in laterocemento o la realizzazione di cordoli sono interventi del tutto irreversibili e molto invasivi in grado di alterare pesantemente il funzionamento strutturale di un intero edificio;
  
  
• attualmente non si conosce la reale durata cemento armato. Le coperture di alcune domus degli scavi archeologici di Pompei ricostruite negli anni '50-'60 proprio in cemento armato hanno anzi fornito indicazioni allarmanti: nel 2005 una di queste presentava ad esempio un grave degrado dovuto alla manutenzione inadeguata caratterizzato dalla corrosione dei ferri dell'armatura, perdita di vaste porzioni dei copriferri ed estese patine biologiche.
  
  

L'uso del cemento o calcestruzzo armato nel consolidamento degli edifici storici va perciò valutato con estrema prudenza, privilegiando se possibile metodi di intervento tradizionali ben collaudati, poco invasivi e con materiali compatibili come il legno, l'acciaio, la calce idraulica naturale o la malta di pozzolana.