I MATERIALI LAPIDEI
Si dicono materiali lapidei quelli ottenuti da rocce di varia origine, adattati alle applicazioni in edilizia
mediante specifiche lavorazioni. Si dividono in pietre da costruzioni (elevata resistenza alla compressione con
idonee funzioni portanti) e pietre ornamentali (possono essere lucidate e sono ottime per impieghi che
necessitano di caratteristiche di durezza, resistenza agli agenti atmosferici e di caratteristiche d'aspetto,
colore, finitura superficiale).
Le rocce sono i costituenti della crosta terrestre e sono di natura prevalentemente cristallina. Si classificano
in base alla composizione ed alla genesi.
In base alla composizione chimica si distinguono le rocce siliciche e le rocce carbonatiche.
Nelle prime il componente principale è il silicio sotto forma di biossido (SiO2) o di sali complessi dell’acido
silicico (H2SiO3), noti come silicati [Fig.1]. Fanno parte di questa categoria graniti, porfidi e basalti.
Nelle seconde il componente principale è il carbonato di calcio (CaCO3) e ne sono esempi marmo, travertino
e dolomie [Fig.2]. Le rocce siliciche sono molto più resistenti delle carbonatiche all’attacco degli agenti
atmosferici, come le piogge acide.
Fig.1 Augite (roccia silicica)
Fig.2 Dolomia (roccia carbonatica)
Secondo il criterio della genesi si distinguono rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie.
ROCCE
MAGMATICHE
INTRUSIVE
EFFUSIVE
METAMORFICHE
SEDIMENTARIE
Marmo
Conglomerati
Ardesia
Graniti
Basalto
Porfido
Arenarie
Argille
Calcari
Dolomie
Alabastro
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Le rocce magmatiche derivano dal raffreddamento del magma; questo può avvenire all’interno della crosta
terrestre o al suo esterno, dando origine rispettivamente alle rocce intrusive e alle rocce effusive. Le prime
hanno subito un lento raffreddamento per cui sono caratterizzate dalla presenza di cristalli ben formati; le
secondo, a causa del loro veloce raffreddamento possono avere struttura vetrosa o mista (microcristallina).
Tali rocce rappresentano il 95% della litosfera e sono essenzialmente siliciche [Fig.3].
Fig.3 Da sinistra a destra: granito (intrusiva), basalto (estrusiva), porfido (estrusiva) e ossidiana (estrusiva)
Le rocce sedimentarie clastiche derivano dalla trasformazione di rocce magmatiche preesistenti ad opera
degli agenti atmosferici (sbalzi di temperatura, pioggia, gelo/disgelo…). Il materiale che ne deriva viene
trasportato lontano dal luogo di origine dall’acqua corrente e dal vento fino ai bacini di sedimentazione (anse
di fiumi, laghi, mari o pianure) ove, in conseguenza della diminuzione della velocità dell’agente di trasporto,
avviene la deposizione frazionata dei materiali alla quale segue la litificazione, cioè il loro consolidamento in
strutture con differenti granulometrie. Ad esempio, nei conglomerati si hanno pietre relativamente grandi
tenute insieme da una pasta più fine; al contrario, le argille sono composte di materiale con dimensioni molto
piccole. Caratteristica comune delle rocce sedimentarie è la loro struttura a strati sovrapposti,
originariamente orizzontali e paralleli, poi i posizioni inclinate a causa delle forze orogenetiche. Esistono
anche rocce sedimentarie di origine chimica che derivano dalla precipitazione dei sali disciolti nelle acque
superficiali sovrasature (calcari e gesso) e organogene, derivanti dall’accumulo di resti di organismi
(conchiglie e scheletri) [Fig.4].
Fig.4 Rocce sedimentarie: arenaria, conglomerato, argillite, calcare chimico, calcare organogeno,
travertino, dolomia,
alabastro
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Le rocce metamorfiche derivano dalla trasformazione di rocce magmatiche e sedimentarie per azione di
elevate temperature e pressioni all’interno della crosta terrestre, in prossimità di camini magmatici o zolle
tettoniche in movimento: la roccia subisce una ricristallizzazione durante la quale i cristalli preesistenti nella
roccia si accrescono inglobando quelli più piccoli [Fig.5].
Fig.5 Rocce metamorfiche: marmo, ardesia e gneiss
alabastro
Fig.6 Litogenesi
alabastro
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LE PROPRIETA’ DELLE PIETRE
Le principali proprietà delle pietre in ambito edilizio – architettonico (come materia prima e come oggetto di
conservazione e restauro) sono struttura, durezza, porosità, dilatazione termica e permeabilità.
Con STRUTTURA di una pietra si fa riferimento alla dimensione dei suoi grani cristallini. Le rocce magmatiche
intrusive mostrano cristalli ben sviluppati, ovvero una struttura olocristallina (tutta cristallina) tipica del
granito. Al contrario, le rocce magmatiche effusive possono avere cristalli ben sviluppato immersi in una
massa microcristallina o immersi in una massa vetrosa (struttura porfirica) [Fig. 7].
Fig.6 Struttura delle
rocce magmatiche
alabastro
Le rocce sedimentarie clastiche hanno struttura diversa a seconda della granulometria, spesso con inclusioni
di fossili: conglomerati, arenarie ed argille hanno struttura olocristallina, porfirica o vetrosa a seconda della
roccia magmatica di origine. Le rocce sedimentarie chimiche hanno struttura più uniforme e compatta e
quelle organogene presentano tipici residui organici. Infine, le rocce metamorfiche sono olocristalline a
seguito dei processi di ricristallizzazione.
La struttura delle rocce determina la più o meno resistenza delle stesse ai fenomeni di degrado. Il punto di
attacco preferenziale sono i cristalli superficiali per cui maggiore è la superficie esposta più elevato è il rischio
di degrado da parte degli agenti atmosferici: le rocce costituite da cristalli di dimensioni maggiori sono più
resistenti, tanto meglio se di origine silicica.
La DUREZZA è la proprietà della pietra ad essere scalfita superficialmente e si misura incidendo con un
punteruolo la sua superficie, seguendo la scala empirica di MOHS.
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La POROSITA’ si riferisce alla presenza all’interno della pietra di cavità in numero, forma e dimensioni diverse
ed è la caratteristica più importante dal punto di vista dei problemi di degrado e di restauro. Un dato
importante è il valore della porosità totale della pietra espresso come il rapporto tra il volume totale dei pori
aperti e chiusi (Vpori) e il volume totale (Vtotale):
= V pori / V totale
PORI CHIUSI
PORI APERTI
I pori aperti vengono distinti in micropori, mesopori e
macropori a seconda del loro diametro che varia da inferiore
a 20 Angstrom a superiore a 500 Angstrom.
(1 Angstrom = 10-10m)
Ad esempio, il marmo di Carrara ha = 4% (relativamente bassa) con
prevalenza di micropori; il travertino di Tivoli ha = 6% ed è ricco di
macropori, mentre le arenarie hanno = 40% ricche anch’esse di macropori.
Da sottolineare che il degrado di una pietra è dovuto principalmente alla
presenza di pori aperti, veicolo dell’acqua meteorica e di condensa
contenenti disciolti gli agenti responsabili dello stesso degrado (anidride
carbonica, acido solforico, acido nitrico…). Inoltre, i pori più piccoli sono i più
pericolosi perché, per la legge della capillarità, consentono una profonda
penetrazione dell’acqua. L’effetto del degrado comporta un aumento di
porosità della pietra. Ad esempio, nonostante il marmo di Carrara abbia un
basso valore di , la presenza di moltissimi micropori lo rende più soggetto al
degrado, perché più imbibibile dall’acqua (per tale motivo il marmo di Carrara
della Colonna di Traiano a Roma ha raggiunto, dopo 2.000 anni di esposizione
agli agenti atmosferici, una porosità del 7%, il doppio di quella ordinaria).
Ne segue che sono buone pietre quelle che sono poco impregnabili
dall’acqua, come l’ardesia ligure che ha una porosità molto bassa ( = 2%) ed
è infatti impiegata per le coperture dei tetti.
La DILATAZIONE TERMICA di una pietra è la sua capacità di aumentare il
volume all’aumentare della temperatura. Quando si costruiscono sistemi
con materiali a differenti coefficienti di dilatazione termica, in caso di
variazioni di temperatura si verificano variazioni di volume che possono
comportare tensioni, con conseguenti fratture o distacchi di materiale
(classico esempio è l’impiego associato di materiali lapidei e metalli, nei
quali il danno dovuto alla diversa dilatazione termica si evita mediante
opportuni giunti di dilatazione).
La PERMEABILITA’ di una pietra è la proprietà che fa riferimento alla sua capacità di lasciarsi attraversare da
un vapore (il vapore acqueo). Una buona permeabilità permette alla stessa di liberarsi dell’umidità assorbita
attraverso i suoi pori.
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LE PRINCIPALI PIETRE
ROCCE MAGMATICHE
GRANITO
Famiglia di rocce siliciche magmatiche intrusive costituite da tre componenti: quarzo (ossido di silicio),
ortoclasio e muscovite (silicati complessi), tutti presenti in cristalli ben formati. Mentre quarzo e ortoclasio
sono bianchi, la muscovite è nera per cui i graniti si presentano come rocce chiare contenenti cristalli lucenti
di colore scuro. Sono impiegati per pavimentazioni stradali, gradini, cordoli, colonne, soglie e portali ed in
Italia si ritrovano nelle Alpi, in Sardegna, nell’isola d’Elba ed in Calabria.
BASALTO
Famiglia di rocce siliciche magmatiche effusive costituite da una miscela di più minerali, ognuno con una
particolare struttura, quindi alcuni basalti mostrano cristalli ben formati di silicati immersi in una pasta
microcristallina di altra natura oppure in una massa vetrosa di altri silicati. Sono rocce di colore scuro usate
come pietre da costruzione e si ritrovano nel Veneto ed in Sicilia, sull’Etna.
PORFIDO
Famiglia di rocce magmatiche effusive costituite da una pasta microcristallina di diversi minerali,
essenzialmente silicati. Ha generalmente colore rosso per la presenza di ossidi di ferro ed è impiegato per la
statuaria, rivestimenti di pareti e pavimentazione stradale. In Italia si ritrova presso il Lago Maggiore e nei
dintorni di Bolzano.
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ROCCE SEDIMENTARIE
CONGLOMERATI
Rocce sedimentarie clastiche costituite da grossolani frammenti di rocce
magmatiche dispersi entro un materiale cementante, distinguibili in
puddinghe (frammenti arrotondati) o brecce (frammenti spigolosi), spesso
adoperati come marmi (la breccia delle Apuane).
ARENARIE
Rocce sedimentarie clastiche formate da grani di sabbia, silicei o calcarei, di medie dimensioni cementati da
una pasta fine generalmente silicica. Appartengono alle arenarie la pietraforte e la pietraserena usate come
materiale da costruzione e per pavimentazioni stradali, entrambe poco resistenti agli agenti atmosferici.
Palazzo Vecchio, in pietraforte
Frontone in pietra serena (Villa di
Artimino, busto di Ferdinando I de'
Medici in marmo)
ARGILLE
Rocce sedimentarie clastiche con particelle di diametro inferiore a 2 micron, con litificazione non completa
(rocce giovani). Derivano da sedimenti di origine marina o da depositi fluviali, tutte a base di sali complessi
di silicio e di alluminio, sebbene la loro classificazione sia molto difficile a causa della loro grande varietà di
struttura e composizione chimica. Per cottura, eventualmente aggiunte di ulteriori sostanze, forniscono i
materiali ceramici tradizionali (laterizi, refrattari, gres, terraglie, maioliche e porcellane). Vengono impiegate
nella preparazione del cemento, mescolate a calcari o marne; durante la cottura di tale miscela si formano
silicati e alluminati di calcio che, in presenza di acqua, reagiscono con essa compattandosi come una pietra
(presa del cemento).
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CALCARI
Rocce sedimentarie costituite da calcite (carbonato di calcio), di origine chimica o organogena. I calcari
chimici si producono attraverso la reazione chimica che porta alla contemporanea dissoluzione del carbonato
di calcio ed alla reazione inversa che ne provoca la rideposizione; il verso della reazione è determinato dalle
condizioni di temperatura e pressione che determinano la dissoluzione delle rocce carbonatiche in alcuni
punti e la loro riformazione in altre parti grazie all’azione delle acque circolanti (di trasporto e di
evaporazione):
CaCO3 + H2O + CO2 ⇄ Ca(HCO3)2
Tipico esempio di calcare di origine chimica è il travertino, impiegato sia nelle pavimentazione sia nelle opere
scultoree.
Piazza del Popolo (AP)
Abside S. Michele Arcangelo (LT)
I calcari di origine organogena derivano dalla deposizione di resti
viventi; famosi come pietre da costruzione sono la pietra di Finale,
la pietra di Lecce ed il Rosso di Verona.
DOLOMIE
Rocce sedimentarie costituite essenzialmente da carbonato doppio di magnesio e calcio. La loro origine è
ancora controversa: sembra che derivino da calcari impregnati da soluzioni di sali di magnesio, trasformati
poi in dolomie per sostituzione di parte del calcio con il magnesio. Ampiamente presente nelle regioni alpine
e prealpine, trova impiego nell’industria dei refrattari ed impieghi analoghi a quelli dei calcari.
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ALABASTRO
Quello più usato è l’onice di composizione calcarea, una roccia sedimentaria di origine chimica depositata in
zone carsiche da soluzioni soprassature di carbonato di calcio. Presenta belle tessiture a bande con colore
che varia dal giallo, al rosa e al verde grazie alla presenza di ossidi di ferro; in sezione sottile è molto traslucido
e lucidabile, quindi impiegato al posto del vetro nelle finestre artistiche.
Esiste anche un alabastro gessoso molto meno pregiato (alabastro rosato di Volterra) ed usato solo per
rivestimenti interni e piccoli manufatti (in quanto il gesso è parzialmente solubile in acqua, quindi non adatto
per l’esterno).
San Paolo fuori le mura (Roma)
ROCCE METAMORFICHE
MARMO
Deriva dalla ricristallizzazione di calcari sedimentari, quindi costituita quasi esclusivamente da calcite
(carbonato di calcio). I marmi veri e propri si possono classificare sulla base dei colori, omogenei o
diversamente distribuiti, dovuti alle impurezze che contengono e sono impiegati nella statuaria, nei
rivestimenti di pavimenti e pareti e per usi decorativi. Un esempio sono i marmi bianchi (i più puri sono quelli
di Carrara con il 99,9% di calcite) usati per la statuaria. I bianchi venati sono caratterizzati da un intreccio di
piani di colore grigio che diventa uniforme nei bardigli (Serravezza, Lucca). I marmi a base bianca, meno puri,
sono i cipollini che contengono fino al 10% di materiali diversi dalla calcite e che mostrano colorazioni verdi,
grigie o dorate (Appennino bolognese e Alpi Marittime). Altri marmi presentano una colorazione dovuta a
ossidi più o meno idrati di ferro, come il giallo di Siena, il rosso di Verona ed il verde Polcevera (Genova).
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ARDESIA
Roccia metamorfica di origine sedimentaria costituita in prevalenza da carbonato di calcio (40 – 50%), quarzo
(10 – 15%) e silicati complessi di alluminio, magnesio e ferro (argille = 35 – 50%). È un minerale scistoso cioè
si sfalda facilmente secondo piani paralleli in modo da formare lastre di vario spessore (in quanto i silicati
sono disposti secondo piani paralleli tra i quali sono sistemati i granuli di calcite e di quarzo) pur mantenendo
buone caratteristiche meccaniche. Ha una porosità molto bassa (2%) e resiste alle piogge acide. Per tali motivi
il suo impiego elettivo è per la copertura di tetti. Il termine ardesia è tradizionalmente usato in Italia per
indicare le rocce provenienti dalle cave della Liguria orientale, tipicamente di colore nero perché contenenti
particelle di carbonio elementare che, ossidate dall’ossigeno dell’aria, tendono con il tempo a sbiadire in un
grigio tipico della pietra. Gli “slates” provenienti dall’estero hanno un contenuto molto minore di calcite
(minore del 10%) e questo li rende più resistenti al degrado da parte degli agenti atmosferici.
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