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Guerrieri, Chiara

Esperienza di produzione e caratterizzazione di blocchi in terra compressa con stabilizzanti naturali a basso costo energetico.

Rel. Jean Marc Christian Tulliani. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura, 2011

Abstract:

Al momento di scegliere l'argomento di tesi, il desiderio di concludere l'esperienza universitaria integrando gli studi teorici fino a quel momento svolti con un esperienza di tipo pratico mi spinse a ricercare progetti di cantiere con esperienze di costruzione. In un primo momento il pensiero si è posato su progetti didattici legati al terzo mondo, e al materiali cosiddetti "poveri", memore già di una prima conoscenza della terra cruda e di progetti su questo materiale attivati soprattutto in Africa, e delle proprietà che questo materiale vanta. La scelta della terra cruda pareva la migliore, vista l'attuale tendenza a utilizzare tecnologie sensibili all'argomento della sostenibilità ambientale, essendo questo un materiale ecologicamente e economicamente sostenibile e facilmente reperibile in abbondanza quasi a costo zero. Analizzando poi il materiale bibliografico sono venuta a conoscenza dell'estesa diffusione sul territorio italiano di patrimonio storico in terra cruda, di quanto questo materiale sia radicato nelle tradizioni costruttive del nostro paese2 come di moltissimi altri paesi europei, e nel Nord America, in America latina o ancora in Asia e in Australia. Soprattutto mi ha colpito sapere che non solo viene utilizzato come materiale da costruzione a basso costo nei paesi in via di sviluppo, ma anche nel resto del mondo per nuove costruzioni in contesti tutt'altro che economicamente disagiati; con accorgimenti e riproposizioni di tecniche tradizionali si ottengono infatti risultati esteticamente sorprendenti e dalle prestazioni tecnologiche di tutto rispetto.

Alla luce di questo è nata l'idea di testare alcuni addittivi naturali che apportassero possibili miglioramenti al comportamento all'acqua (grande limite della terra cruda) e alla resistenza meccanica, pensando a un prodotto per lo sviluppo locale che si presti ad esempio anche a ipotesi di autocostruzione o per un utenza particolarmente attenta alla sostenibilità del costruito. L'indagine si è svolta indagando l'apporto dato da addittivi naturali ricavabili dalle locali industrie agricole e casearie per migliorare le prestazioni fisico­meccaniche di blocchi in terra compressa, adatti alla costruzioni di divisori interni o pareti esterne non portanti3. Ciò è stato fatto pensando a un materiale, che oltre a essere ecologico per sua natura, fosse a "km 0" ovvero composto da materiali reperibili su territorio Piemontese e che quindi non avessero un elevato costo ecologico per via dell'assenza di trasporto delle materie prime, le quali per altro derivano da scarti o usi secondari di prodotti agricoli di cui il Piemonte abbonda. Questo senza precludere le stesse possibili applicazioni in paesi del terzo mondo con possibilità economiche più scarse. I materiali impiegati sono stati caseina lattea4 e il glutine di mais5. Insieme a questi addittivi organici si è utilizzato come stabilizzante la calce al posto del cemento, come invece spesso avvenuto negli studi pregressi in tesi o ricerche su mattoni in terra stabilizzati6. La scelta della calce è stata fatta per avere un prodotto che fosse interamente naturale anche in vista di una futura dismissione non inquinante, pensando alla sostenibilità dell'intero ciclo di vita dello stesso dalla sua produzione fino al disimpiego. La calce infatti viene prodotta con procedimenti che richiedono cotture a 900°C contro i 1450°C del cemento, e in fase di dismissione risulta privo del carico ecologico del cemento. I mattoni così composti sono infatti disgregabili e riutilizzabili come terra per scopi agricoli perché non contengono prodotti dannosi per il terreno7. Inoltre la calce è tradizionalmente utilizzata per stabilizzare le terre argillose, non solo per costruzioni in terra cruda8. In particolare in Italia dal 1973 esiste un Bollettino Ufficiale CNR9 n. 36, che disciplina l'uso delle terre argillose trattate con calce per costruzioni stradali. Alcune significative esperienze di lavori stradali e ferroviari sono state eseguite fino alla metà degli anni '80 e negli anni '90 sono stati pubblicati importanti capitolati nazionali che disciplinano queste modalità di lavorazione, il che dimostra le ottime qualità di questo connubio terra-calce anche in termini di affidabilità meccanica e resistenza all'acqua. La particolarità però di queste miscele è che questi addittivi sono tradizionalmente utilizzati negli gli intonaci in terra (caseina e glutine), mentre è ignoto il loro uso in blocchi da costruzione e si spera dunque che possa avere come risultato principale quello di migliorare la resistenza superficiale e il comportamento all'acqua del materiale. Inoltre la caseina è stata impiegata da sempre per le sue proprietà idrofobe e colloidali, da ciò l'obbiettivo con il suo impiego di incrementare la compattezza del materiale con conseguenti miglioramenti anche della resistenza meccanica del prodotto. Dalla della ricerca bibliografica si è poi riscontrato che anche il glutine di frumento è stato più volte sperimentato per la stabilizzazione di blocchi e intonaci in terra, grazie alle medesime proprietà colloidali, e in un solo caso si è trovato un accenno all'utilizzo di quello di mais per intonaci, per la sua resistenza all'assorbimento d'acqua. Così considerando le grandi coltivazioni di mais che possiede Piemonte, e quindi la grande reperibili dei suoi sottoprodotti, che ben si sposa all'idea di prodotto a km 0, è parso interessante approfondire i suoi effetti.

Tutto il procedimento eseguito e descritto nella parte sulla sperimentazione (vedi capitolo 8. "La sperimentazione"): dall'escavazione della terra necessaria, la sua preparazione, la forgiatura dei mattoni, fino alla maggior parte delle prove eseguite sul materiale finito per la sua verifica, è stato svolto senza l'impiego di macchinari automatizzati o attrezzature particolari (fatta eccezione di alcuni test di laboratorio) a dimostrazione del fatto che si tratta di una tecnologia facilmente attuabile da un operatore privo di particolare preparazione tecnica e anche adattabile a dei processi di autocostruzione10, e facilmente standardizzabile e perfezionabile con il semplice impiego di macchinari automatici a sostegno della manodopera (escavatori, una pressa idraulica, o anche la semplice betoniera per l'impasto delle miscele). Sempre più numerosi sono infatti i fenomeni di gruppi di persone che decidono di costruirsi la casa creando una sorta di comunità offrendo a turno la propria mano d'opera e sfruttando quella degli altri sobbarcandosi i soli costi dei materiali. E molti sono gli esempi in varie parti del mondo in cui le classi disagiate vengono guidate in un processo di apprendimento e recupero sociale in processi di costruzione o miglioramento delle abitazioni di edilizia popolare. In questi contesti per assicurarsi un risparmio economico ed ecologico si può prendere in considerazione quindi di compensare le qualità elementari di un intervento edilizio in termini di prestazioni mantenendo costante la qualità globale perché: "L'intercambiabilità delle prestazioni si basa proprio sull'accettabilità culturale di proposte alternative. Il coinvolgimento diretto dell'utenza in un processo di autogestione sostenuto dal progettista può permettere l'accettatone culturale di soluzioni non convenzionali.""

Con questo non si vuole asserire che questo genere di tecnologia vada bene solo in contesti in cui "ci si può accontentare" come nei paesi in via di sviluppo o in casi di disagio sociale, ma che anzi impegnandosi a migliorare le prestazioni del materiale, con il dovuto interesse di produttori industriali per una standardizzazione dei processi produttivi e con un'appropriata normativa12, la terra cruda potrebbe diventare uno dei materiali che meglio corrisponde alle esigenze di ecosostenibilità che oggi maggiormente si ricercano in un materiale da costruzione.

Relatori: Jean Marc Christian Tulliani
Soggetti: A Architettura > AD Bioarchitettura
S Scienze e Scienze Applicate > SC Chimica
S Scienze e Scienze Applicate > SG Fisica
T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
Corso di laurea: Corso di laurea specialistica in Architettura
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/2294
Capitoli:

1. La terra cruda nella tradizione e nelle riscoperte

2. La terra cruda

2.1. Definizione di terra come materiale 2.2. Formazione 2.3 Composizione

2.3.1. La componente minerale

2.3.2. La materia organica

2.3.3. L'aria

2.3.4. L'acqua

2.4. Le classificazioni delle terre

2.4.1. Classificazione H.R.B.

2.4.2. Classificazione S.U.C.S.

2.5. Le caratteristiche fisico-chimiche della terra

2.5.1. La plasticità

2.5.2. La coesione

2.5.3. La comprimibilità

2.5.4. Ritiro dimensionale

2.5.5. Resistenza a compressione 2.5.6.Deformazione e Modulo di Young

2.5.7. Comportamento termico

2.5.8. Regolazione igrometrica

2.5.9. Permeabilità

2.5.10. Comportamento acustico

3. La stabilizzazione

3.1. Scopi della stabilizzazione

3.2. Metodi di stabilizzazione

3.3. Tipi di stabilizzanti

3.3.1. Le fibre

3.3.2. La calce

3.3.3. Il cemento

3.3.4. Il gesso

3.3.5. Il bitume

3.3.6. Il glutine vitale di frumento

4. Le tecniche di lavorazione della terra cruda

4.1. Terra battuta (pisé)

4.1.1. Procedimento

4.1.2. Composizione

4.1.3. Caratteristiche

4.1.4. Prestazioni

4.2 Terra alleggerita (terra paglia-terra legno-terra .minerale)

4.2.1. Procedimento

4.2.2. Composizione e Caratteristiche

4.2.3. Prestazioni

4.2.4. Dimensionamento

4.3. Adobe

4.3.1. Procedimento

4.3.2. Composizione

4.3.3. Caratteristiche

4.3.4. Prestazioni

4.3.5. Vantaggi-svantaggi

4.4. Blocchi estrusi o trafilati

4.4.1. Procedimento

4.4.2. Composizione

4.4.3. Caratteristiche

4.4.4. Prestazioni

4.5. Blocchi compressi

4.5.1. Procedimento

4.5.2. Composizione

4.5.3. Caratteristiche per la forgiatura manuale

4.5.4. Prestazioni

4.6. Terra impilata (massone)

4.6.1. Procedimento

4.6.2. Composizione

4.6.3. Caratteristiche

4.6.4. Prestazioni

4.7. Il torchis

4.7.1. Procedimento

4.7.2. Composizione

4.7.3. Caratteristiche

4.7.4. Prestazioni

4.8. Le protezioni

5. Gli intonaci

5.1. Tipi di intonaci di terra

5.2. Composizione intonaci di terra 5.2.1 Sabbia e altri aggregati

5.2.2. Stabilizzanti negli intonaci

5.3. procedimento per la stesura dell'intonaco

5.3.1. Scavo

5.3.2. Vaglio

5.3.3. Preparazione eventuali fibre aggiuntive

5.3.4. Miscela

5.3.5. Preparazione del sottofondo

5.3.6. Applicazione

p. La terra cruda esempi storici nel mondo_____________

6.1. La tradizione: Caso studio AFRICA-Mali, antica città di Djenné

6.2. La tradizione: Caso studio AFRICA-Mali, ciiffs of Bandiagara

6.3. La tradizione: Caso studio PAESI ARABI-Marocco, Ksar di ATt-Ben-Haddou

6.4. La tradizione: Caso studio PAESI ARABI-Yemen, Grattacieli di Shibam

6.5. La tradizione: Caso studio PAESI ARABI- Sana'a

6.6. La tradizione: Caso studio ASIA-Cina, La Grande Muraglia

6.7. La tradizione: Caso studio ASIA-Cina, i Tulou di Fujian

6.8. La tradizione: Caso studio EUROPA e USA-Colorado, Parco Mesa Verde

6.9. La tradizione: Caso studio EUROPA e USA-New mexico, Pueblo de Taos

6.10. La tradizione: Caso studio EUROPA e USA-Europa maison a colombages

6.11. La tradizione: Caso studio AMERICA LATINA-Equador, Città di Quito

6.12. La tradizione: Caso studio AMERICA LATINA-Perù, Città di Chan Chan

7. La terra cruda esempi storici in Italia

7.1. La tradizione ITALIA-Sardegna, le "domu" campidanesi

7.2. La tradizione ITALIA-Calabria, le casedde

7.3. La tradizione ITALIA-Emilia Romagna, le partecipazioni di Cento

7.4. La tradizione ITALIA-Marche-Abruzzo, la tecnica del massone

7.5. La tradizione ITALIA-Toscana

7.6. La tradizione ITALIA-Piemonte, trunere dell'alessandrino

7.7. La tradizione ITALIA-Valvenosta, le fachwerkhaus

7.8. La tradizione ITALIA-Veneto, i casoni

. Perché la terra cruda oggi

8.1. La terra cruda tra i materiali ecosostenibili nell'architettura

8.2. Benessere psico-fisico

8.3. La ri-attualizzazione della terra cruda

8.4. Progettare in terra cruda oggi:

8.4.1. caso studio-Canada- NK'Mip Desert Cultural Center

8.4.2. caso studio-Mexico-Oaxaca, School of Plastics Arts

8.4.3. caso studio-Austria-Pielach, sede della Gugler Print e Media

8.4.4. caso studio-Germania-Berlino, parco giochi Goldbeckweg

8.4.5. caso studio-Spagna-Toro, piscina comunale coperta

8.4.6. caso studio-Germania-Kassel, residenza studio di G.Minke

9.1 limiti le problematiche le potenzialità

9.1. La conservazione del patrimonio in terra

9.1.1. Fenomeni di degrado: erosione del basamento

9.1.2. Fenomeni di degrado: risalita capillare

9.1.3. Fenomeni di degrado: fessurazioni

9.1.4. Fenomeni di degrado: distacco dell'intonaco

9.1.5. Fenomeni di degrado: attacchi biologicici

9.1.6. Fenomeni di degrado: dissesti strutturali

9.2. Le tecnologie in terra cruda: la standardizzazione

9.3. La terra cruda e la normativa

10. La sperimentazione

10.1. Caratterizzazione del materiale

10.1.1. Analisi preliminari da campo

10.1.1.1. "Analisi dei 5 sensi" Esame visivo

10.1.1.2. "Analisi dei 5 sensi" Esame olfattivo

10.1.1.3. "Analisi dei 5 sensi" del gusto e del morso

10.1.1.4. "Analisi dei 5 sensi" del tatto

10.1.1.5. Analisi preliminari di qualità: Esame di penetrazione e aderenza

10.1.1.6. Analisi preliminari di qualità: Esame di assorbimento

10.1.1.7. Analisi preliminari di qualità: Esame del sigaro

10.1.1.8. Analisi preliminari di qualità: Esame del ritiro di Alcock

10.1.1.9. Analisi preliminari di qualità: Esame di resistenza a secco

10.1.1.10. Analisi preliminari di qualità: Prova di sedimentazione semplificata

10.1.2. Analisi preliminari di laboratorio

10.1.2.1. Analisi granulometrica

10.1.2.2. Analisi XRD

10.1.2.3. Analisi dei limiti di Atterberg

10.1.2.4. Individuazione del Ph del terreno

10.2. La fase di produzione dei provini 10.2.1.1 materiali impiegati

10.2.1.1. La terra

10.2.1.2. La caseina

10.2.1.3. Il glutine di mais

10.2.1.4. La calce idrata

10.2.1.5. La sabbia

10.2.2. Le miscele utilizzate

10.2.3. Preparazione della terra e Produzione dei blocchi compressi

10.3. La fase di analisi dei provini in laboratorio

10.3.1. Prova a compressione

10.3.2. Prova a presso-flessione

10.3.3. Prove all'erosione

10.3.3.1. Geelong test

10.3.3.2. Standards New Zeland-NZD4298

10.3.4. Prove all'assorbimento capillare

10.3.4.1. Prova adi risalita capillare

10.3.4.2. Analisi dell' assorbimento con tubo di Karsten

10.4. Approfondimento verifica del Ph delle miscele con il glutine

10.5 Analisi dei costi

10.6 Conclusioni

11. Continuazione sperimentazione blocchi compressi a pressa idraulica

11.1. Prova a compressione

11.2. Prove all'erosione

11.2.1. Geelong test

11.2.2. Standards New Zeland-NZD4298

11.3. Prova ad assorbimento capillare con tubo Karsten

11.4. Determinazione dell'assorbimento per risalita capillare

11.4.1. Prova alla risalita capillare

11.4.2. Analisi con procedimento UNI NORMAL 10859

11.5. Conclusioni

Allegato A

Allegato B

Allegato C

Allegato D

Bibliografia:

Testi

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