Non vi è opera di ingegneria civile, edile, stradale e ferroviaria, idraulica, marittima ecc, nella quale non siano impiegate in proporzioni diverse, le ROCCE. Tale utilizzo è sia diretto, cioè allo stato naturale, sia indiretto, cioè dopo aver subito delle trasformazioni più o meno profonde.
Le rocce sono usate in blocchi (conci) a comporre i muri maestri e perimetrali di edifici, i muri di sostegno e di presidio delle sedi stradali e ferroviarie, di contenimento di scarpate di trincee, di rivestimento di gallerie, di formazione delle pile, delle spalle e dei volti di ponti e viadotti, ecc.
Le rocce inoltre vengono foggiate a costruire colonne, pilastri cornicioni, lesene ed altri elementi decorativi.
Opportunamente frantumate forniscono il pietrisco per la realizzazione di massicciate stradali e ferroviarie (per le quali si utilizzano anche le ghiaie di fiume o di cava), per confezionare con la sabbia calcestruzzi cementizi, oppure i conglomerati, i calcestruzzi e le malte bituminose della base e dei manti superficiali di strade e di piste aeroportuali.
Inoltre se in massi di dimensioni notevoli servono a creare scogliere di salvaripa a difesa di sponde fluviali e torrentizie, o delle rive del mare.
La Roccia è dunque un elemento fondamentale nelle costruzioni, ma perché possa essere utilizzata per tali scopi, deve rispondere a determinati requisiti e deve sottostare a determinate prove.
Requisiti delle pietre per costruzione [2]
Sono stabiliti dalle “Norme per l’Accettazione dei Materiali da Costruzione” (N.A.M.C.) che prevedono che vengano effettuati sia saggi chimici sia prove fisico-meccaniche.
Le più importanti caratteristiche da valutare per usare una pietra come materiale da costruzione sono:
1) peso specifico apparente: determinato considerando il volume della pietra con i pori e le cavità presenti
2) grado di compattezza o indice di porosità che è la % di dei vuoti presenti in una pietra. Può variare da 1-2% nei graniti al 10-20% nei tufi, al 30-40% in ghiaie e sabbie.
3) coefficiente di imbibizione cioè la quantità di acqua assorbita da una roccia. Varia dallo 0,5% in peso/peso per i graniti, al 15% dei tufi ed è importante in quanto il suo valore è inversamente proporzionale alla resistenza meccanica di una pietra e strettamente legato alla gelività.
4) gelività: resistenza di una pietra all’azione disgregatrice dell’acqua che, penetrata nei pori, per effetto del gelo aumenta di volume; sono gelive le rocce poco coerenti come i calcari teneri, le arenarie e, in generale ,le rocce da impiegarsi come materiali da costruzione non devono avere una struttura a scaglie e devono contenere poca argilla perché questi due fattori favoriscono l’assorbimento di acqua aumentando la gelività.
5) la durevolezza: capacità di resistere all’azione chimica, fisica e biologica degli agenti atmosferici e dell’ambiente. Questa caratteristica viene dedotta dalla resistenza all’usura, alla compressione, alla flessione e alla trazione.
Graniti: costituenti principali sono il quarzo, l’ortoclasio (feldspato potassico) di colore bianco o grigiastro e le miche bianche o nere. I graniti più importanti fanno capo a due gruppi: i graniti normali, a cristalli regolari ed i graniti porfiroidi con grossi cristalli di ortoclasio.
I graniti sono molto compatti ed hanno resistenza alla compressione di 800-2000 kg/cm2. La solidificazione dei magmi avviene in profondità formando ammassi enormi detti batoliti.
I movimenti della crosta possono portare in superficie il tetto dei batoliti. I graniti ed le granodioriti formano il 95% circa delle rocce magmatiche intrusive.
Granodioriti: di colore grigio chiaro tuttavia più scure dei graniti, costituite da plagioclasio, biotite con ortoclasio e quarzo in quantità inferiore ai graniti. Hanno caratteristiche meccaniche ed applicazioni simili a quelle dei graniti.
Rioliti (Lipariti): struttura porfirica, costituiti da ortoclasio, biotite e quarzi, pasta di fondo microcristallina o vetrosa. Buona resistenza meccanica. Commercialmente sono detti porfidi.
Sieniti: costituiti da feldspati ed anfiboli (silicati di magnesio e calcio ed ossidi di ferro). Hanno colore scuro, ottima resistenza all’usura e buona resistenza alla compressione, 800-1500 kg/cm2.
Leucititi: roccia femica, formata da leucite e pirosseni con presenza di biotite ed altri minerali. Presentano struttura porfirica; utilizzate per pavimentazione (selci o basole).
Dioriti: costituiti da anfiboli, pirosseni (inosilicati di Ca, Mg, Fe, Mn ed altri metalli) e plagioclasi (tectosilicati). Aspetto granulare, buona resistenza.
Andesiti: corrispondenti effusive delle dioriti. Dette anche porfiriti. Comprendono i porfidi rosso e il porfido verde antico.
Porfidi: Suddivisi in p. granitici e p. quarziferi; costituiti da quarzo, miche ed ortoclasio. Sono duri, tenaci, difficilmente lavorabili e con resistenza alla compressione simile a quella dei graniti.
Trachiti: costituiti da ortoclasio, miche in pasta microcristallina e, a volte, quarzo; colore giallo-verdognolo, discreta resistenza alla compressione, fino a 1200kg/cm2. Utilizzati principalmente per pavimentazione. Sono anche dette porfidi sienitici.
Basalti: formati da olivine (silicati di Mg e Fe), pirosseni e plagioclasio. Colore scuro verde o nero, ottima resistenza e tenacità. Utilizzati principalmente per pavimentazioni. La maggior parte dei fondali marini è costituita da basalti. I basalti e le andesiti costituiscono il 98% circa delle rocce magmatiche effusive.
Pomice: porosa con molti vacuoli, costituita da cristalli di quarzo, sanidino (ortoclasio); presenta una bassa densità.
Ossidiana: composizione vetrosa massiccia, frattura concoide, rari cristalli. Costituita da vari minerali e da ossidi di ferro (magnetite ed ematite) dispersi nella massa vetrosa, alla quale impartiscono una colorazione nerastra.
Rocce piroclastiche
Sono così classificate detriti di origine vulcanica, quali sabbie, ceneri, lapilli, bombe, a prevalente composizione silicea e cementati dall’azione dell’acqua meteorica o marina. Possono essere incoerenti come le pozzolane o coerenti come i tufi.
Pozzolane: ceneri e scorie vulcaniche sedimentate e modificate per l’azione di agenti esogeni; sono principalmente costituite da silice, ossidi di alluminio che insieme arrivano al 70% circa e da ossidi di ferro e di metalli alcalini. Il colore è vario, secondo la composizione, dal grigio al rosso-bruno. Sono alla base di alcune malte idrauliche.
Tufi: sedimenti coerenti costituiti da sabbie, ceneri e scorie vulcaniche; il cemento è per lo più calcareo o costituito da ossidi di ferro. A seconda che risultino formati prevalentemente da frammenti litici, da vetri o da cristalli, si hanno i tufi litici, i tufi vetrosi o amorfi e i tufi cristallini. Il colore varia dal grigio al bruno; spesso presentano visibili cristalli di biotite, olivina ed altri minerali. Particolare importanza ha avuto nelle costruzioni il tufo peperino.
Caratteristiche di alcune delle rocce ignee da costruzione [4].
Le pietre utilizzate in architettura sono state suddivise secondo i diversi litotipi individuabili sulla base di una classificazione genetica delle rocce. Di ciascun litotipo vengono riportate, in forma di scheda, le diverse caratteristiche in riferimento all’impiego come materiale da costruzione. In particolare sono elencati: i minerali e gli elementi chimici principali (considerati come ossidi); la struttura, la grana ed il colore prevalente; la massa volumica apparente (espressa in g/cm3); le diverse tipologie; la lavorabilità intesa come attitudine a lasciarsi foggiare in forme opportune; i principali impieghi in architettura; i principali fenomeni di alterazione e le cause che li originano. Viene indicato infine un esempio significativo per ciascun litotipo.
| Denominazione | GRANITO | DIORITE | SIENITE |
| Classificazione |
magmatica plutonica | magmatica plutonica |
magmatica plutonica |
| Minerali | qz, Kfl, plc, bt |
plc, orb, qz |
Kfl, plc, afb |
| Chimismo | Si, Al, K, Na, Fe |
Si, Al, Ca, Fe, Mg, Na |
Si, Al, K, Na, Fe, Ca, Mg |
| Struttura | granulare | granulare |
granulare |
| Grana | media | media |
media |
| Colore | bianco, rosa, rosso, punti neri | grigio scuro | viola, punti neri |
| Massa vol. app. | 2,6 | 2,9 | 2,7 |
| Tipologie | blocco, lastra | blocco, lastra |
blocco, lastra |
| Lavorabilità | scarsa; lucidabile | scarsa; lucidabile |
scarsa; lucidabile |
| Uso | muro, colonna, pavimento | muro, colonna |
muro, pavimento |
| Alterazione | scagliatura, polverizzaz | scagliatura, polverizzaz |
scagliatura, polverizzaz |
| Cause degrado | cristallizzazione sali | cristallizzazione sali |
cristallizzazione sali |
| Esempio | Granito di Baveno |
Serizzo val Masino |
Sienite della Balma |
nota: qz=quarzo; Kfl=feldspato potassico; plc=plagioclasio; bt=biotite; afb= anfibolo; orb=ornblenda
Granito
|
Diorite
|
Sienite
|
| Denominazione | PORFIDO | BASALTO | TUFO | TRACHITE |
| Classificazione |
magmatica vulcanica |
magmatica vulcanica |
sedim. piroclastica |
magmatica vulcanica |
| Minerali | qz, Kfl, bt | Plc, prx |
agt, bt, lct | snd, plc, bt |
| Chimismo | Si, Al, K, Na, Fe | Si, Al, Ca, Mg, Fe, Na | |
Si, Al, Na, K, Ca, Fe |
| Struttura | porfirica |
porfirica |
variabile |
porfirica |
| Grana | media | fine | grossolana |
media |
| Colore | viola | grigio scuro, nero | grigio, giallo |
grigio chiaro |
| Massa vol. app. | 2,5 | 2,9 | 1,8 | 2,6 |
| Tipologie | blocchi, lastrine | blocchi |
blocchi |
blocco, lastra |
| Lavorabilità | scarsa | scarsa | ottima | scarsa |
| Uso | pavimento | muro | muro | pavimento, rivestimento |
| Alterazione | fratturazione | polverizzazione | polverizzazione |
polverizzazione |
| Cause degrado | azione meccanica | cristallizzazione sali | cristallizzazione sali |
cristallizzazione sali |
| Esempio | Porfido trentino | pietra lavica (Etna) |
Peperino | Trachite euganea |
Porfido
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Basalto
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Tufo
|
Trachite
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Bibliografia
[1] A.Desio – Geologia applicata all’ingegneria – Ed. Hoepli
[2] http://www.tecnicocavour-vc.it/dida/pietre.htm
[3] http//www.itchiavari.org/chimica/materiali/rocce.html
[4] http://www.icvbc.cnr.it/didattica/petrografia/lezioni_petrografia.htm