Le malte di ghiara nell'edilizia storica catanese: fra lettura delle fonti e sperimentazione

INTRODUZIONE 
 
 
Il restauro di un’opera, sia essa mobile o immobile, non può prescindere da una 
conoscenza approfondita e dettagliata della storia costruttiva e conservativa 
dell’opera stessa e, allo stesso tempo, da uno studio analitico dei materiali che la 
compongono e del suo stato di conservazione. 
Lo studio dei materiali, della loro composizione e del loro comportamento nel tempo, 
affiancato ai dati storici, alla conoscenza dei metodi costruttivi e dei passati restauri, 
sono tutti elementi che forniscono dati indispensabili alla scelta di una specifica e 
ponderata metodologia di intervento. 
In questo contesto si inserisce il presente studio, che ha come obbiettivo la 
caratterizzazione minero‐petrografica, chimica e fisica  di  particolari tipi di  malte 
utilizzate a Catania nel periodo che va dalla ricostruzione post‐terremoto del 1693 
fino a circa il 1950 e che caratterizzano gran parte del centro storico: le malte di 
ghiara. 
La “ghiara” è un aggregato sciolto dal caratteristico colore rosso. Tecnicamente è un 
paleosuolo su substrato pedogenetico a vari gradi di maturità che, a causa 
dell’elevata temperatura (800÷900 °C) determinata dalle coltri laviche che lo sovra 
scorrono e lo ricoprono, subisce un processo di “cottura”. Ha granulometria sabbio‐
limosa con intrusioni di lapilli e tufi della pezzatura di 1‐4 mm, inoltre ha la 
caratteristica di essere, nelle porzioni più limose, untuoso al tatto e molto “tingente”. 
Contrariamente all'azolo, la ghiara è chimicamente abbastanza attiva ed era forse 
l'unica con caratteristiche idrauliche derivate direttamente dal metamorfismo 
anziché dalla solidificazione di prodotti piroclastici, ed inoltre non richiedeva 
operazioni di frantumazione dopo l'estrazione, ma necessitava solo di opere di mera 
setacciatura.  
A Catania infatti si nota, in relazione ai fattori ambientali, una netta prevalenza di 
aggregati di origine vulcanica, capaci di determinare reazioni di tipo pozzolanico con 
la conseguente classificazione delle stesse come malte idrauliche. 
Nel presente studio si è cercato innanzitutto di reperire la bibliografia esistente 
riguardo questo antico materiale, tutt’ora poco conosciuto agli stessi catanesi. 
Alla ricerca delle fonti storiche si è affiancato uno studio minero‐petrografico dei 
campioni di malta di ghiara prelevati nel quartiere storico di Via di San Giuliano a 
Catania, risalenti alla ricostruzione barocca. 
Tale ricerca, finalizzata ad una caratterizzazione  chimico‐fisica e alla verifica delle 
loro proprietà idrauliche, si è avvalsa di differenti  tecniche di indagine: 
• Analisi mineralogica tramite microscopia ottica a luce polarizzata (MO)  
• Analisi diffrattometrica tramite diffrattometria a raggi X (XRD)  
• Analisi chimico‐morfologica tramite microscopia elettronica a scansione 
abbinata a microanalisi EDS (SEM+EDS) 
• Analisi chimica tramite fluorescenza a raggi X (XRF) 
Inoltre sono stati  confezionati in laboratorio dei provini di malta che si differenziano 
sia per la natura dell’aggregato, vulcanico (ghiara) e calcareo (sabbia calcarea), sia 
per la provenienza dell’aggregato vulcanico (ghiara di 3 cave differenti ) sia per i 
differenti rapporti in volume ( 1:2 e 1:4 rispettivamente calce e aggregato). Dopo 
stagionatura i provini sono stati sottoposti a cicli di assorbimento e cristallizzazione 
di sali, allo scopo di  evidenziarne eventuali differenti  prestazioni in funzione 
dell’aggregato e del diverso rapporto in volume. 
Infine questo lavoro vuole anche sensibilizzare una ripresa, con i dovuti 
accorgimenti geotecnici, delle antiche cave di ghiara, testimonianze ormai sommerse 
dalla modernità. 
 
Capitolo 1 ‐Le malte‐ 
 
~ 1 ~ 
 
1.0     I materiali lapidei artificiali: le malte 
I  materiali  lapidei  artificiali  e in  particolar  modo  le  malte,  hanno  avuto  ed 
hanno  grande  importanza  nel  campo  dei  materiali  da  costruzione  e  per  la 
fabbricazione  di  manufatti  dato  che  vengono  utilizzate  per  svariate  funzioni,  da 
q u e l l a  p u r a m e n t e  d e c o r a t i v a  o  d i  r i v e s t i m e n t o ,  a  q u e l l a  p i ù  s p e cificatamente 
strutturale.  Secondo  le  Raccomandazioni  Normal  23/86  e  23/87  la m a l t a  è  
costituita da una miscela di legante (ad esempio calce, gesso o cemento) acqua e un 
aggregato  fine.  Da  tale  miscela  si  ottiene  un  impasto  plastico  che  ha  capacità  di 
indurire in un tempo più o meno lungo a seconda della sostanza adoperata come 
legante. L'aggregato ha il compito di aumentare il volume dell'impasto, di facilitare 
il passaggio dell'anidride carbonica necessaria per una buona presa o indurimento 
e di impedirne il ritiro volumetrico con conseguente formazione   di  cavillature.  Il 
legante,  per  trasformazione  fisica  e  per  reazione  chimica,  provoca  l'unione  delle 
particelle  dell'aggregato  altrimenti  incoerenti.  Una  malta  è  dunque  un  sistema 
composito  di  proprietà  variabili  in  funzione  della  natura  dei  suoi  componenti.  I 
leganti sono composti di natura minerale, che allo stato di polveri, dopo impasto 
con  acqua  ed  in  seguito  allo  svilupparsi  con  questa  di  reazioni chimiche, sono in 
grado di far presa (acquisire consistenza allo stato solido) e di indurire (resistere a 
compressione). In base ai fenomeni che si innescano durante queste fasi si possono 
distinguere  due  famiglie  di  malte:  le  malte  aeree  e  le  malte  idrauliche.  Le  prime 
danno presa ed indurimento soltanto se messe a contatto con l'a ria,  le  seconde 
possono dar luogo alle reazioni di indurimento, quindi dopo aver fatto presa, anche 
se immerse in acqua. Le malte aeree si ottengono per miscela di un legante aereo, 
gesso o calce aerea, acqua e aggregato inerte. Le malte idrauliche possono invece 
essere confezionate o a partire da un legante idraulico (cemento o calce idraulica) 
con un qualsiasi aggregato, oppure utilizzando una calce aerea ed  un  aggregato 
reattivo. Quest'ultimo caso è quelle delle cosiddette malte "pozzolaniche" o malte 
"a cocciopesto". Come legante è stata dapprima utilizzata calce aerea, il cui impiego 
risale sicuramente alle prime età della preistoria (neolitica, eneolitica),  anche  se 
risulta  adoperata,  con  maggiore  frequenza,  nella  quarta  età,  quella del bronzo. Il 
più  antico  manufatto  rinvenuto  realizzato  con  la  calce  a  noi  con o s c i u t o  è  u n  
calcestruzzo usato in una pavimentazione rinvenuta nel 1985 a Yiftah nella Galilea 
meridionale (Israele), datato al 7000 a.C. Questa pavimentazione, che si presenta 
Capitolo 1 ‐Le malte‐ 
 
~ 2 ~ 
 
molto compatta e con una superficie dura e levigata, è stata realizzata con calce e 
pietra e collocata su un basamento uniforme di argilla sabbiosa .  Questa  scoperta 
archeologica  ha  soppiantato  il  precedente  rinvenimento,  un  terrazzamento  di  25 
cm di spessore in calcestruzzo di calce grassa rinvenuto a Lepenac Vir, in Serbia, 
risalente  al  5600  a.C.  La  scoperta  di  un  legante  a  comportamento  idraulico,  atto, 
cioè, a far presa ed indurire anche in ambiente subacqueo, si attribuisce invece ai 
Fenici. Ad essi si addebita la preparazione di malte confezionate con calce aerea e 
sabbia  vulcanica  dell’antica  Thera  (isola  di  Santorini).  Dai  Fenici  l’impiego  della 
calce si è trasmesso ai Greci, ai Romani ed a tutta la civiltà mediterranea, fino al XIX 
s e c o l o ,  g r a d u a l m e n t e  s c o m p a r e n d o  p e r  e f f e t t o  d e l l a  s c o p e r t a  d e l  c e m e n t o  
Portland.  
 
1.1     Classificazione delle malte 
Le  malte  vengono  classificate,  oltre  che  per  i  componenti,  anche  sulla  base  della 
tipologia d'impiego in:  
• malte per murature (di allettamento, di riempimento). Sono impiegate per 
legare o allettare elementi di laterizio, di pietra o di altri materiali al fine di 
erigere murature, volte, ecc.; comprende sempre un solo strato, il legante è 
costituito  da  calce  aerea  o  idraulica  e  sabbia  fluviale  e  di  granulometria 
compresa fra 1‐4 mm. Si può rilevare la presenza di cocciopesto o sabbia 
vulcanica  aggiunta  per  dare  "idraulicità"  alla  malta.  Il  rapporto 
legante/aggregato è  variabile da 1:1.5 ad 1:3. 
• malte per intonaci. Sono adatte a formare strati di finitura a protezione di 
superfici  murarie;  l’intonaco  è  costituito  da  più  strati  ,  il  primo  strato  a 
contatto con la muratura si chiama rinzaffo o abbozzo; esso ha il ruolo di 
ponte di adesione  tra  il  corpo  d'intonaco  e  la  muratura;  viene  applicato  in 
maniera  non  uniforme  fino  al  rivestimento  del  60‐80%  circa  della 
muratura:  con  la  sua  granulometria  grossolana  crea  delle  zone  ruvide  che 
serviranno  da  aggrappante  per  gli  strati  successivi.  Tra  i  vari s t r a t i  
dell'intonaco,  il  rinzaffo  è  quello che presenta le più elevate   resistenze  a 
sollecitazioni  fisiche.  Il  secondo  strato  è  definito  arriccio o  arricciato o  
intonaco  rustico,  ha  una  granulometria  media  (circa  1,5  millimetri  di 
diametro  massimo)  e  viene  applicato  in  spessori  che  variano  da  1,5  a  2 
Capitolo 1 ‐Le malte‐ 
 
~ 3 ~ 
 
centimetri,  rivestendo  così  il  ruolo  di  vero  e  proprio  scheletro di tutto il 
sistema  intonaco.  Il  suo  principale  compito  è  di  uniformare  la  superficie 
delle murature, andando ad eliminare tutti gli eventuali difetti di planarità e 
verticalità,  e,  dato  lo  spessore,  di  barriera  protettiva  nonché  di  struttura 
portante per gli strati successivi (intonaco di finitura o sist ema  collante‐
piastrella). Rispetto al rinzaffo ha un minore dosaggio di lega nti,  cosa  che 
consente  di  limitarne  il  ritiro.  L'ultimo  strato,  detto intonachino o velo o 
intonaco civile  (la  sua  applicazione  è  generalmente  definita stabilitura)  ha 
generalmente due funzioni: proteggere l'intonaco e renderlo esteticamente 
gradevole.  Ha  una  granulometria  fine,  di  diametro  massimo  inferiore  agli 
800  micron,  ed  il  suo  spessore  di  applicazione  è  inferiore  ai  3  millimetri. 
Nell'antichità  quest'ultimo  strato  era  solitamente  realizzato  con  agenti 
p i g m e n t a n t i ,  a c q u a  e  c a l c e ,  m e n t r e  o g g i  v i  s o n o  n u m e r o s e  t i p o l o gie  di 
pitture ed intonaci protettivi già rifiniti. 
• malte per decorazioni (a spessore, a rilievo). Gli strati di corpo hanno 
sempre composizione simile a quella degli intonaci, solo gli strati di finitura 
presentano  caratteristiche  particolari.  Per  le  applicazioni  in  esterno  si 
osservano leganti di calce e aggregati di sabbia fluviale. Per le applicazioni 
in interno si osserva un maggior uso del gesso spesso privo di aggregato. Da 
segnalare la presenza della cosiddetta "polvere di marmo" come aggregato: 
in  realtà  si  tratta  di  materiale  calcareo  che  può  variare  dalla  sabbia  con 
frammenti  di  calcari,  al  marmo  frantumato,  ai  grandi  cristalli  singoli  di 
calcite di venatura.  
• malte per usi particolari (stuccature, sigillature, stilature). E’ il tipo più 
diffuso tra le malte di uso particolare. Il periodo di applicazione è limitato 
(dal  tardo  XIX  secolo)  e  diverse  "ricette"  sono  state  sperimentate  per 
stuccare le fessure, incollare pezzi staccati, rimodellare motivi decorativi. Il 
legante  più  diffuso  è  il  cemento  Portland,  l'aggregato  è  costituito  dai 
frantumi della stessa pietra da stuccare. Il rapporto legante/a ggregato  è 
molto variabile.  
• malte per applicazione rivestimenti (pavimentazioni, pareti, ecc.).  
 
 
Capitolo 1 ‐Le malte‐ 
 
~ 4 ~ 
 
1.2 Componenti degli impasti 
Gli  impasti  sono  delle  miscele  ternarie  essenzialmente  costituite  da  legante, 
aggregato e quantità più o meno variabile di acqua.  
I  l e g a n t i  s o n o  m a t e r i a l i  c h e ,  d o p o  e s s e r e  s t a t i  c o t t i ,  m a c i n a t i  e  p o l v e r i z z a t i ,  
vengono  mescolati  con  acqua  e  aggregati  per  formare  una  pasta  plastica  e 
lavorabile capace di indurire nel tempo.  Le proprietà che gli impasti acquisiscono 
grazie ai leganti sono: lavorabilità, (importante per una giusta posa in opera degli 
elementi  della  muratura  e  adesione  al  supporto),  capacità  di  indurimento  nel 
tempo,  maggiore  elasticità,  porosità,  impermeabilità,  solidità  e  resistenza  alle 
tensioni per il ritiro e ai fattori aggressivi. Per quando riguarda l’impasto, possiamo 
distinguere due fasi, tra le quali, però, non esiste un confine ben definito. Queste 
fasi sono: 
‐ la presa la cui durata va da alcuni minuti a circa una decina di ore, a seconda del 
tipo di legante usato e dalla modalità di messa in opera. Questa fase rappresenta un 
passaggio da una condizione di fluidità iniziale ad una massa più densa in grado di 
mantenere la forma che gli viene data; 
‐  l’indurimento  che  consiste  invece  nell’aumento  della  resis t e n z a  m e c c a n i c a  e 
continua indefinitamente nel tempo. 
I  leganti  sono  classificabili,  in  funzione  del  loro  comportamento, i n due gran di  
categorie: leganti aerei e leganti idraulici. Entrambi i tipi sono leganti naturali, cioè 
leganti di origine inorganica provenienti dal regno minerale. 
 
A. Leganti aerei 
I leganti aerei sono leganti  che possono indurire soltanto in aria e non resistono, in 
generale, all’azione dell’acqua. Vengono utilizzati principalmente per la produzione 
di malte da intonaco. A questa categoria appartengono la calce e il gesso. 
‐Calce 
La calce è il classico legante dei materiali da costruzione utilizzato fin dall’antichità, 
preparata per cottura di rocce calcaree (CaCO3). Le rocce calcaree sono composte 
da calcite, quarzo, argilla, ossido di ferro e carbonato di magnesio, se quest’ultimo 
componente è più abbondante della calcite, le rocce prendono il nome di dolomite. 
Inoltre  se  il  quantitativo  di  argilla  supera  il  50%,  i  calcari  prendono  il  nome  di 
marne, se, invece, l’argilla è inferiore al 50% , si parla di calcari marnosi.  
Capitolo 1 ‐Le malte‐ 
 
~ 5 ~ 
 
 
Figura 1: Il ciclo della calce 
 
Le rocce calcaree utilizzate per la produzione di calce di buona qualità, sono quelle 
tenere (perché si lavorano più facilmente) che contengono il 90% di carbonato di 
calcio e meno dell’1% di carbonato di magnesio, inoltre devono essere povere di 
ossido di ferro e silicati. Il processo di produzione della calce consiste nella cottura 
di calcari (calce aerea), o di calcari silicei o argillosi (calce idraulica) a temperature 
elevate (circa 900 °C per la produzione di calce aerea e circa 950‐1250 °C per la 
produzione di calce idraulica).Queste rocce durante il processo di produzione della 
calce, espresso graficamente in figura 1, subiscono un arricchimento in carbonato 
di calcio e una separazione da argilla, silice e ossidi di ferro. 
La cottura delle rocce avviene all’interno di appositi forni in cui vengono raggiunte 
temperature  elevate,  fino  ai  900  °C.  Per  decomposizione  termica,  tali  rocce  si 
dissociano in ossido di calcio (CaO) e anidride carbonica (CO2) con l’eliminazione 
di sostanze volatili che si disperdono nell’atmosfera. 
 
LA COTTURA  (900°C) CaCO
3
 → CaO (calce viva) + CO
2 
 
CaO  è  la  cosiddetta  calce  viva,  è  una  massa  porosa  molto  caustica  e  tende  a 
idratarsi velocemente. Essa viene definita grassa se il calcare da cui si è ottenuta 
contiene meno del 10% di magnesio, magra se invece il calcare conteneva più del 
10% di magnesio. 
Capitolo 1 ‐Le malte‐ 
 
~ 6 ~ 
 
Dopo  la  sua  formazione,  la  calce  viva  non  è  ancora  pronta  per  essere  utilizzata 
nell’edilizia,  infatti  deve  essere  posta  in  contatto  con  acqua  per  produrre  la 
cosiddetta calce spenta, cioè idrossido di calcio Ca(OH)
2
. 
 
LO SPEGNIMENTO   CaO + H
2
O → Ca(OH)
2
 
 
Questa reazione sviluppa forte calore e aumento di volume pari a circa il 10%. 
La calce spenta può essere prodotta con due metodi diversi. Con il primo metodo 
viene aggiunta un quantitativo d’acqua pressappoco uguale a que llo  della  calce 
all’interno di particolari idratatori in cui una parte dell’acqua evapora e si ottiene 
una polvere fine e soffice. 
Nel secondo metodo, che è quello più tradizionale, il quantitativo di acqua aggiunto 
è  m a g g i o r e  r i s p e t t o  a l  q u a n t i t a t i v o  d e l l a  c a l c e ,  i n  q u e s t o  c a s o  s i  f o r m a  u n a  
compagine colloidale di gel costituita da particelle di idrossido di calcio rigonfiate 
d’acqua,  la  quale  fa  da  lubrificante  tra  le  particelle,  questa  massa  plastica  che  si 
forma viene definita grassello di calce. 
La calce spenta, così ottenuta, mescolata con acqua e sabbia, è in grado di formare 
una malta capace di indurire lentamente all’aria. Inizialmente la malta perde la sua 
p l a s t i c i t à  o r i g i n a l e  ( p r e s a )  a  s e g u i t o  d e l l ’ e v a p o r a z i o n e  d i  u n a  p a r t e  d e l l ’ a c q u a  
d’impasto. Successivamente si verifica un lento e progressivo i ndurimento  per  la 
precipitazione  di  cristalli  di  CaCO3  a  causa  della  reazione  dell’idrossido  di  calcio 
con l’anidride carbonica dell’aria, secondo la reazione chimica seguente: 
 
LA CARBONATAZIONE   Ca(OH)
2
 + CO
2
 → CaCO
3
 + H
2
O 
 
Questo  fenomeno,  che  viene  definito carbonatazione,  fa  si  che  il  prodotto  finale 
dell’indurimento  sia  identico  alla  roccia  calcarea di  partenza,  ma  con  cristalli  più 
piccoli. 
Anche se la reazione precedente è corretta dal punto di vista formale, la reazione 
reale  è  più  complessa.  Osservando  la  precedente  reazione  infatti,  il  processo 
sembrerebbe  avvenire  tra  un  solido  Ca(OH)
2
 e un gas  CO
2
,  mentre  in  realtà  la 
reazione avviene in fase acquosa grazie all'acqua di impasto della calce.