Il calcestruzzo dai Romani in poi

 

da   Francesco Ottaviani 

"In precedenti post mi è capitato di parlare di anfore nei muri, chiarendo che in molti casi l'uso delle anfore era solo un modo di risparmiare sui costi. Ma anche trattando del Pantheon ho parlato dell'oculus e dell'ipotesi, avanzata da alcuni, dell'esistenza di un elemento di chiusura i cui sostegni metallici sono testimoniati da un rilievo del Sangallo. Le due considerazioni le ho ritrovate in un articolo del catalogo della Mostra, tenuta nel 2009-2010 nel Museo della Civiltà Romana. Ma niente ancora sul mistero del conglomerato cementizio romano.

Plinio il Vecchio, nel suo Naturalis Historia (77 d.C.), cosi descriveva le caratteristiche di quell’impasto che sarebbe rimasto intatto per migliaia di anni: “Inespugnabile alle onde marine e ogni giorno più resistente del giorno precedente”. Il cemento romano è oggetto di studio da parte di molti scienziati di tutto il mondo, che rimangono tutt’oggi affascinati dalle straordinarie caratteristiche del conglomerato. Nonostante questo, però, la “ricetta” di questo cemento resta quasi un mistero: sebbene siano stati scoperti gli “ingredienti”, le dosi rimangono ancora incerte. A me pare dovrebbe essere molto semplice, una volta scoperti gli ingredienti, calcolare quanto di ciascuno di essi è presente nel campione esaminato: ma non sono un esperto è, forse, la cosa è più difficile di quanto mi appaia.

 In ogni caso mi sembra importante differenziare il conglomerato cementizio usato normalmente da quello idraulico, impiegato in ambienti bagnati o umidi: si tratta di cosa diversa.
Resta il fatto certo che il loro conglomerato cementizio aveva un minor impatto ambientale rispetto al suo omologo moderno. 

  Gli studiosi hanno calcolato come il processo per la creazione del cemento Portland necessiti di combustibili fossili per bruciare il carbonato di calcio (calcare) e le argille a circa 1450 gradi Celsius (2642 gradi Fahrenheit). Addirittura, i ricercatori hanno visto come il sette per cento delle emissioni globali di anidride carbonica ogni anno provenga da questo tipo di attività.

 La produzione di calce per il calcestruzzo romano, invece, era molto più pulita, e le temperature richieste erano due terzi di quella richiesta per il cemento Portland.
Per il momento, e in attesa di futuri sviluppi, mi limito a riportare l'articolo citato.

L’invenzione romana dell’opera cementizia (calcestruzzo). Uso di vasi, pomice e altro per alleggerire le volte.
L’invenzione dell’opera cementizia (per alcuni legata all’arrivo in Italia centrale di influenze orientali o ellenistiche) si deve collocare tra III e II sec. a.C., molto probabilmente con una lunga fase di sperimentazione che ha lasciato, tuttavia, tracce scarse e difficilmente databili. Il suo utilizzo in area campano-laziale fu diffusissimo, favorito dall’ampia disponibilità dei componenti (in particolar modo della pozzolana, che rende il calcestruzzo idraulico) ed organizzato con tecniche edilizie che si perfezionarono via via nel tempo.

 Intorno al I a.C. iniziò a manifestarsi in architettura un rinnovato senso della spazialità, che trovò i suoi migliori esempi nelle residenze imperiali, dove una committenza d’eccezione assicurava piena libertà alle tendenze innovatrici degli architetti. 

  Iniziarono così ad essere eretti edifici di dimensioni sempre maggiori, con coperture in concreto che potevano superare i limiti strutturali imposti da quelle lignee: l’esperienza portò, nei secoli, all’acquisizione di nuove conoscenze tecniche per migliorare la loro costruzione, legate alla conformazione della volta ed al suo alleggerimento, ottenuto ricorrendo a particolari inclusi o, secondo molti studiosi, a contenitori ceramici.

 Il c.d. Tempio di Mercurio a Baia, datato generalmente al I sec. a.C., è il più antico esempio noto di cupola di grandi dimensioni, con il suo diametro di 21.60 m: la genesi fu particolarmente complessa, dato che la copertura, non prevista originariamente, obbligò a rifoderare il primitivo tamburo con una parete dello spessore di due piedi romani. Notevole la presenza di un oculus centrale, la cui apertura non deve essere attribuita solo ad esigenze d’illuminazione (esistendo già le quattro finestre), ma anche a motivazioni di carattere statico: si abolisce, infatti, un tratto di copertura sottoposta facilmente a dissesti o crolli, avendo una curvatura quasi nulla e non essendo sottoposto a spinte orizzontali. 

  Alcuni esempi attestati a Roma testimoniano innovazioni tecniche già in epoca cesariana ed augustea, che verranno applicate in maniera più sistematica durante la piena età imperiale, come il passaggio dalla disposizione radiale dei caementa a quella per corsi orizzontali oppure l’utilizzo di inclusi più leggeri nelle volte. Tra questi il più usato in area romana, per la facile reperibilità, è il tufo giallo (1.350 Kg/m3), usato sistematicamente a partire da epoca flavia; per alleggerire ulteriormente le volte questo veniva alternato a strati di scorie vulcaniche (750-850 Kg/m3), soprattutto del Vesuvio, o di pomice (600-700 Kg/m3).

  Il Pantheon testimonia, già all’inizio del II sec. d.C., il pieno controllo dell’opera cementizia: lo suggeriscono le dimensioni (copertura massiva del diametro di 43.30 m); la capacità di contrastare le deformazioni da centina (che ha determinato un profilo perfettamente emisferico); l’utilizzo nel cementizio di inclusi via via più leggeri dalle fondazioni (scaglie di travertino) ai muri (scaglie di travertino e tufo giallo nella parte inferiore, frammenti di tufo e di mattoni nella parte superiore), alla cupola (scaglie di tufo e laterizio in basso, tufo e scorie vulcaniche nella sommità); la conformazione della volta, con il tratto dall'imposta alle reni dotato di un rinfianco a sette gradoni; l’apertura di un oculus (diam. 8,92m), evidentemente per motivi statici, con sostituzione della parte sommitale (massiva) della volta con un elemento di chiusura (clipeo bronzeo?), i cui sostegni metallici sono testimoniati da un rilievo del Sangallo; l’organizzazione del tamburo di sostegno, con spessori murari adeguati alla costruzione (circa 5,90 m. alla base) e sapiente gioco di distribuzione dei pesi e delle forze, con archi di scarico che, coprendo i vuoti, convogliano le spinte sugli otto pilastri che strutturalmente costituiscono la base. 

  A partire dal II sec. d.C. inizia ad essere attestato anche l’impiego di anfore o tubi fittili nelle volte, principalmente con due diverse tecniche e finalità. Una prima modalità consiste nella realizzazione di vere e proprie centine fittili, formate impilando gli elementi - piccoli vasi o tubuli a siringa - l’uno all’interno dell’altro, legati da una malta costituita prevalentemente da gesso: il brevissimo tempo di presa permetteva, così, una celere esecuzione – era possibile, infatti, disporre gli elementi anche in aggetto - ed il limitato utilizzo di centine e legname, eliminando inoltre, nelle fasi di cantiere, l’ingombro delle armature.

 Successivamente questa tecnica, inizialmente usata per centine, fu utilizzata per creare delle vere e proprie volte leggere e autoportanti in tubi fittili, riconoscibili perché prive dello strato di cementizio che vi veniva sovrapposto. I tubuli a siringa, generalmente sono lunghi da 10 a 15 cm, larghi tra i 5 ed i 6 cm, presentano una terminazione conica che favorisce l’innesto nell’elemento successivo; la superficie esterna è attraversata da solchi spiraliformi o circolari che favoriscono l’adesione della malta e dell’intonaco. I più antichi esempi, risalenti al III sec. a.C. , si riscontrano in Sicilia, a Morgantina e, probabilmente, a Siracusa; nel I sec. d.C., i tubi fittili vengono impiegati anche a Pompei e a Dura Europos. A partire dalla fine del II d.C. la tecnica si diffonde nell’Africa del Nord (Algeria, Tunisia, Marocco), dove viene utilizzata frequentemente fino alla conquista araba, e nel resto dell’impero (Sicilia, Francia, Britannia); fatta eccezione per pochi esempi, questa modalità costruttiva si riscontra in Italia con una certa sistematicità solo a partire dal V sec. d.C. , particolarmente nelle chiese paleocristiane (soprattutto a Roma e Ravenna). Le modalità realizzative variano a seconda del tipo di copertura utilizzato: nel caso più semplice, cioè la volta a botte, due file montanti di tubuli, partendo dalle due diverse imposte, si innestavano in un concio in chiave, plasmato appositamente con due cavità. Le crociere avevano una genesi più complessa: inizialmente veniva realizzata a terra la chiave di volta (cioè un pannello quadrato composto da tubuli) che veniva collocata, per mezzo di sostegni, in posto all’altezza voluta; successivamente, a partire dai quattro angoli, venivano costruite delle nervature diagonali, costituite da diverse file montanti di tubuli, che terminando al di sotto del pannello in chiave, ne avrebbero assicurato la tenuta; nervature secondarie, ad andamento orizzontale, consolidavano l’intera struttura. Non sono conservati esempi integri di volte a padiglioni in tubi fittili.

  La seconda modalità di impiego di contenitori ceramici consiste nella collocazione di anfore vuote e capovolte sui rinfianchi delle volte, in una o più file orizzontali, direttamente all’interno della massa cementizia: questa tecnica è presente in molti esempi a Roma ed è nota anche nelle province (Tunisia, Spagna, Portogallo, Germania). I più antichi esempi sono di età adrianea, presenti in area romana (Magazzini “ Traianei” ad Ostia, Villa delle Vignacce a Roma) ed in Betica (Casa dell’Esedra e Terme di Adriano ad Italica), mentre le ultime attestazioni si pongono nel IV-V d.C. (torre orientale della Porta Asinaria e chiesa di S. Maura sulla via Casilina): le anfore utilizzate sono generalmente Dressel 20 e 23, ma in rari casi si rinvengono l’Almagro 51c (Basilica di Massenzio) e la c.d. Africana1; diversi contenitori cilindrici di forma allungata, disposti in orizzontale (Africana 1?) , ancora inediti, si ritrovano in due frammenti contigui presso la villa delle Vignacce. La motivazione più accreditata per questa tecnica è che le anfore venivano utilizzate non tanto per alleggerire le coperture, ma più semplicemente per risparmiare considerevoli quantità di materiali e costi di messa in opera, come dimostrerebbe il loro uso anche all’interno dei setti murari (Roma: tempio di Minerva Medica, villa delle Vignacce, circo di Massenzio). Restano da chiarire, a questo punto, le conseguenze statiche di questa scelta: la presenza di grandi vuoti creava certamente delle disomogeneità nella trasmissione dei carichi e notevoli assottigliamenti delle sezioni e in caso di variazioni al regime statico originario, queste disomogeneità avrebbero potuto favorire la formazione delle lesioni o delle linee di crollo. A.B."

Carote di calcestruzzi romani da Anzio