Indagini su malte, intonaci e cocciopesto negli edifici storici

Le malte storiche, siano di allettamento o intonaci, rappresentano componenti fondamentali dell’architettura antica e monumentale. Nelle murature non svolgono soltanto una funzione di collegamento tra gli elementi costruttivi, come laterizi e pietre, o di finitura, come nel caso degli intonaci, ma partecipano attivamente al comportamento meccanico, alla gestione dell’umidità e alla durabilità dell’edificio nel tempo.

Conoscerne la composizione, le caratteristiche fisiche, il processo produttivo e lo stato di conservazione è quindi un passaggio imprescindibile per qualsiasi progetto di restauro. Attraverso specifiche indagini diagnostiche, infatti, è possibile osservare malte e intonaci anche a scala millimetrica, conoscerne la composizione chimica, le caratteristiche fisiche e le interazioni tra i componenti, contribuendo a ricostruire la storia del manufatto, a comprendere i fenomeni di degrado e a definire materiali e tecniche di intervento compatibili con la materia originale.

Le malte storiche: materiali complessi e stratificati

Le malte antiche sono materiali compositi, il cui comportamento dipende dall’interazione tra diversi componenti: l’acqua, il legante, gli aggregati e gli eventuali additivi introdotti durante la preparazione dell’impasto.

I leganti più comuni sono la calce aerea, la calce idraulica naturale e, in alcuni casi, il gesso. La calce aerea (in grado, cioè, di fare presa e indurirsi solo all’aria) può essere resa idraulica (capace quindi di fare presa anche in condizioni di elevata umidità o addirittura in acqua) mediante additivi, il più famoso dei quali è il cocciopesto. 

Gli aggregati possono essere costituiti da sabbie naturali, materiali di frantumazione o frammenti di laterizio, con caratteristiche variabili in funzione delle risorse disponibili localmente e delle tecniche costruttive dell’epoca.

All’interno delle malte storiche si riscontrano spesso inclusioni organiche, frammenti vegetali o conchiglie, ma anche difetti di produzione come  malcotti, ovvero, grumi di pietra calcarea non perfettamente cotta in fase di preparazione della calce. Sono frequenti nelle malte pre-industriali anche cosiddetti calcinelli, ovvero grumi di calce non completamente idratata derivanti da processi incompleti di spegnimento della calce. Questi ultimi sono in grado di assorbire maggiormente l’umidità rispetto al resto della miscela e divengono, così, punti di maggiore debolezza nel materiale.

Questi elementi, apparentemente secondari, forniscono informazioni preziose sulla tecnologia costruttiva e influenzano direttamente la durabilità del materiale.

Per il restauro, conoscere la composizione delle malte originarie significa poter progettare miscele compatibili dal punto di vista chimico, fisico e meccanico, evitando l’impiego di materiali troppo rigidi, impermeabili o non coerenti con il comportamento della struttura storica.

Il cocciopesto: una tecnologia antica dalle elevate prestazioni

Tra le malte storiche, quelle di cocciopesto occupano un ruolo particolare. Queso materiale, ottenuto sin da epoche antiche dalla macinatura finissima di cocci di ceramica (coppi, vasellame) è in grado di agire chimicamente con la calce e sviluppare caratteristiche nelle malte in grado di farle durare anche millenni. Ne sono un esempio le numerose architetture romane giunte nei secoli fino a noi, come il Pantheon.

L’interazione tra polvere di cocciopesto e la calce usata come legante attiva, infatti, una reazione pozzolanica,che conferisce alla malta proprietà idrauliche, rendendola particolarmente compatta, resistente e durevole.

Queste caratteristiche hanno reso il cocciopesto un materiale ideale per opere soggette alla presenza di acqua o umidità, come cisterne, vasche, condotti idrici, pavimentazioni e intonaci protettivi. Ma abbiamo prove del suo utilizzo anche in intonaci e materiali di finitura.

Oltre alle proprietà impermeabilizzanti, il cocciopesto mantiene una buona traspirabilità e una capacità di adattarsi ai movimenti della struttura, qualità che ne spiegano l’ampio utilizzo nel patrimonio storico.

Riconoscere la presenza di cocciopesto e comprenderne la composizione è fondamentale sia per la lettura storica del manufatto sia per la progettazione di interventi compatibili.

Il percorso diagnostico: dall’osservazione alle analisi di laboratorio

Lo studio delle malte storiche si sviluppa attraverso un percorso conoscitivo articolato e studiato caso per caso, che integra osservazioni in situ e analisi specialistiche.

• Le prime informazioni derivano dall’ispezione visiva e dalla mappatura dei degradi, attività che consentono di individuare fenomeni di disgregazione, fessurazioni, efflorescenze saline o distacchi.

• A queste osservazioni si affiancano indagini non invasive che permettono di approfondire la conoscenza senza alterare il manufatto. La termografia a infrarossi, ad esempio, consente di individuare differenze materiche, vuoti, distacchi e presenza di umidità, oltre a evidenziare elementi costruttivi nascosti dietro gli intonaci.

• Le indagini soniche permettono invece di valutare la compattezza delle murature e identificare discontinuità interne, fessurazioni o fenomeni di decoesione che possono interessare anche le malte di allettamento.

  
  

Quando è necessario approfondire la caratterizzazione dei materiali, si ricorre a micro-prelievi mirati, eseguiti in punti selezionati e in quantità estremamente ridotte.

Le analisi di laboratorio: leggere la composizione della materia

L’analisi dei campioni permette di ricostruire in dettaglio la composizione e l’evoluzione dei materiali.

• La stereomicroscopia consente una prima osservazione delle caratteristiche morfologiche, evidenziando porosità, forma degli aggregati, stratigrafie (in particolare per gli intonaci e i loro strati di finitura) e alterazioni.

• Attraverso l’analisi al micorscopio a luce polarizzata (PLM) è possibile identificare il tipo di legante, la natura degli aggregati e il rapporto tra le diverse componenti dell’impasto. In questo caso, viene preparata una sezione sottile di materiale, ovvero il campione viene essiccato, inglobato in resina e tagliato con uno spessore di 30micron, per poter essere osservato al microscopio polarizzatore, che opera a luce trasmessa.

• Il microscopio a scansione elettronica (SEM-EDX) combina le osservazioni al microscopio con le analisi chimiche, permettendo di fare la mappatura dei componenti chimici di specifiche aree del materiale.

• La diffrazione ai raggi X (XRPD) permette invece di riconoscere nel legante macinato le fasi mineralogiche presenti, individuando anche prodotti di degrado secondario, come la formazione di gesso legata ai processi di solfatazione.

• La cromatografia ionica consente infine di determinare la presenza di sali solubili, responsabili di fenomeni di efflorescenza e della progressiva disgregazione delle malte.

L’integrazione di queste tecniche restituisce un quadro completo delle caratteristiche del materiale e costituisce la base per la progettazione degli interventi.

Il caso dell’Acquedotto Romano di Castellarano (Reggio Emilia)

Un esempio significativo dell’importanza delle indagini integrate è rappresentato dall’Acquedotto detto Romano di Castellarano (Reggio Emilia), manufatto settecentesco caratterizzato da un diffuso quadro fessurativo e da fenomeni di degrado delle malte.

• Le indagini soniche hanno permesso di individuare aree interessate da vuoti e discontinuità interne, successivamente confermate attraverso ispezioni videoendoscopiche.

• Parallelamente, le analisi sulle malte hanno evidenziato la presenza di diverse tipologie di miscele: cocciopesto nei condotti idrici, malte di allettamento a base calce e malte di rivestimento con funzioni protettive.

• Le indagini mineralogiche hanno individuato anche prodotti di degrado secondario, come il gesso formatosi in ambiente umido, e la presenza di calcinelli che avevano contribuito all’ammaloramento del materiale.

  
  

Queste informazioni hanno consentito di progettare malte da iniezione compatibili con quelle originarie e di calibrare gli interventi di consolidamento in modo mirato.

Diagnostica e progetto: dalla conoscenza alla conservazione

Le malte e il cocciopesto raccontano la storia costruttiva di un edificio e ne influenzano il comportamento nel tempo. Per questo motivo, la loro analisi non può essere considerata un’attività accessoria, ma una fase essenziale del progetto di conservazione.

Le indagini diagnostiche permettono di conoscere la materia, interpretarne le trasformazioni e individuare le soluzioni più compatibili per il restauro.

In questa prospettiva, la diagnostica non rappresenta soltanto uno strumento di analisi, ma un supporto concreto alla progettazione e alla conservazione programmata del patrimonio storico, contribuendo a preservarne autenticità, prestazioni, sicurezza e durabilità nel tempo.