Le sabbie
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I detriti provenienti dal disfacimento delle rocce naturali, per effetto delle azioni distruttrici dell'aria, dell'acqua e del gelo, nonché dalla vegetazione e per opera della mano dell'uomo, possono aver dimensioni diverse. I più grossi ordinariamente comprendono i sassi, ed i ciottoli; allorquando i sassi, sbattuti e travolti da correnti impetuose d'acqua, come avviene nel corso dei fiumi e dei torrenti, rotolano e si logorano. I mezzani, assoggettati egualmente all'azione delle correnti, si riducono in ciottoli e ghiaia, ed i più piccoli, provenienti in massima parte dal logorio e dal consumo dei ciottoli e della ghiaia, costituiscono quegli ammassi incoerenti che comunemente si depositano nel letto dei fiumi, o sulle spiagge del mare, composti di particelle pietrose, disgiunte, di natura per lo più diversa, che prendono il nome di sabbie.
Dal sito dove si rinvengono le sabbie si dicono fluviali, marine e fossili, di cava (dette anche morte, o di campo), secondo che sono cavate dal letto dei fiumi, dalle spiagge del mare o dai depositi terrestri di antica formazione.
Le sabbie possono differire per la composizione chimica, come pure per la loro costituzione fisica. Esse prendono il nome di sabbie calcaree, silicee, argillose, ecc., secondo che provengono dal disfacimento di pietre calcari, silicee o argillose; o almeno vi predominano in quelle pietre quegli elementi, poiché difficilmente in natura si trovano sabbie composte di un solo elemento costitutivo. Di queste sabbie quelle che meno si addicono alla confezione delle malte sono le sabbie argillose, perché friabili e poco resistenti; le sabbie calcaree sono adatte allorché composte di grani abbastanza duri; le sabbie silicee, senza dubbio, riescono le migliori per la formazione di una buona malta, contribuendo con la durezza e la tenacità dei loro granelli alla resistenza della medesima.
Relativamente alle dimensioni dei grani, la sabbia si distingue in tre categorie: le arene, la sabbia comune e la sabbia fina.
Le arene hanno i grani più grossi ed angolosi; la sabbia comune ha i grani per lo più di media grossezza ed arrotondati; la sabbia fina consta invece di grani piccolissimi parimenti arrotondati. Di queste tre categorie, nella confezioni delle malte, danno migliori risultati quelle a grani grossi e quelle a grani medi, cioè le arene e le sabbie comuni; le sabbie fini sono le meno pure, perché più difficili a dilavarsi, danno malte molto secche e suscettibili a fendersi, e che poco aderiscono alle pietre.
Generalmente però le sabbie non si presentano di una grossezza uniforme, a meno che non si facciano passare attraverso stacci di opportuna larghezza di maglie; le sabbie risultanti di elementi di grossezza differente ‑ come sono le sabbie marine ‑ danno risultati più soddisfacenti. Ed egualmente si comportano le sabbie quanto più i grani che le costituiscono, sono angolosi e sono arrotondati: sebbene maggiore riesce la superficie dei grani, si ha però una più grande affinità (meccanica) col materiale legante; quindi la coesione finale delle malte, riesce tanto maggiore quanto più le sabbie sono scabre.
Le sabbie più pure, per lo più, sono appartenenti ad una medesima categoria, hanno i grani sciolti e piuttosto irregolari ed esenti da materie terrose; esse si riconoscono se, maneggiandole, non imbrattano le mani, se depositate in un vaso con acqua, non la intorbidiscono. Le sabbie marine presentano questi caratteri, però sono sfortunatamente cariche di sali, i quali, per la loro natura deliquescente, producono efflorescenze poco gradite e pericolose sui manufatti con esse composti. E' buona regola perciò sottoporre a lavatura tanto le sabbie impure, quanto le marine, prima di confezionare le malte; lavandole, l'acqua porta con sé i residui di terra in sospensione e scioglie i sali delle sabbie marine, purificandole.
Consulta la Biblioteca Storica dell’Accademia: Vincenzo Scamozzi [15_SA_8]
La preparazione delle malte viene effettuata, come s’è detto, impastando i leganti con acqua; e molto spesso ha anche importanza la natura dell’acqua e le sostanze che essa tiene disciolte.
Difficilmente però le malte vengono formate solamente con materiale legante ed acqua, ma più spesso, anzi normalmente, viene aggiunta anche della sabbia o consimile. Ciò si è sempre fatto perché le malte, in generale, facendo presa si contraggono producendo così delle deformazioni nei manufatti con conseguenti danni e pericoli per la loro stabilità. Inoltre i manufatti, con l’aggiunta della sabbia, dopo la presa risultano porosi, cosa che, come capiremo più oltre, può in qualche caso favorire il processo di indurimento in tutto il corpo delle strutture composte con le malte.
Fa eccezione a questi fatti il gesso, che subisce invece, durante la presa, un leggero aumento di volume, e col quale, pertanto, si possono preparare delle malte senza sabbia.
La sabbia che s’impiega per la preparazione delle malte deve essere pura; non deve contenere argilla o sostanze organiche, che diminuirebbero la resistenza della malta stessa. Al massimo, (ma è possibilmente da evitare) può essere tollerato il 10% di argilla. Per lo stesso motivo è bene che la sabbia presenti una composizione granulometrica omogenea e non troppo fina.
Una malta confezionata con sabbia tutta fina ha requisiti diversi rispetto ad una malta confezionata con sabbia grossa. Infatti, una sabbia fina richiede una quantità maggiore di legante e conseguentemente una quantità maggiore di acqua: quindi, in rapporto con un impasto con sabbia grossa, essa fornisce una malta meno lavorabile, ovviamente troppo porosa per l’eccesso d’acqua nell’impasto, e perciò meno resistente.
Le sabbie migliori sono quelle di fiume o di lago: meno apprezzate sono quelle di cava, per le troppe impurezze che talvolta sedimentano in esse; inadatte quelle di mare per il contenuto di sali vari, a meno che queste non vengano abbondantemente, scrupolosamente e reiteratamente lavate, con acqua dolce, con aggravi economici non indifferenti.
Ottime sabbie si ottengono per macinazione di rocce, purché queste non siano friabili, porose o micacee. Le sabbie in ogni caso devono essere dure, vive, aspre al tatto.
La purezza di qualsiasi sabbia può essere migliorata per lavaggio; operazione con la quale si allontanano l’argilla e tant’altre materie deliquescenti. È buona cosa lasciar asciugare le sabbie prima di adoperarle nelle malte.
Il più importante requisito delle sabbie per malte, siano queste da muro o per intonaci, è l’assortimento granulometrico dei loro elementi. Una malta resistente deve essere soprattutto compatta: ossia dopo l’opera di bagnatura, rimestamento e posa in opera, deve contenere il minor numero di vuoti fra gli aggregati; e tali vuoti dovranno essere di volume il più ridotto possibile. Questo risultato si ottiene impiegando aggregati (ovvero sabbie di qualsiasi origine: di fiume, di lago, di frantoio, etc.) con opportuna composizione granulometrica.
Ognuno ben comprende, che quando si dice ‘vuoti’, s’intende quello spazio in cui alloggia la calce nella malta. L’intento ultimo, nel preparare la malta, è quello di predisporre la sabbia con un assortimento di grandezze tale da garantire il minimo dispendio di legante: e ciò non solo per una questione economica, ma per una specifica volontà dell’operatore di conferire ai manufatti il massimo della resistenza meccanica e durevolezza nel tempo.
A titolo di semplice esempio, basti ricordare che la sabbia fina da sola non è idonea, in quanto i numerosi granuli che la compongono presentano una grande superficie totale, per ricoprire la quale sarebbe necessaria una troppo grande quantità di calce: così pure la ghiajetta grossa, usata da sola, ha per effetto di generare molti spazi vuoti che, per essere riempiti, richiederebbero anch’essi un’eccessiva quantità di legante. Pertanto: quanto più si desidera per i manufatti una maggior resistenza, a parità d’impiego di calce, tanto più appropriata dovrà essere la scelta della composizione granulometrica degli aggregati.
Comporre una miscela nella quale le varie categorie d’inerti (aggregati) siano contenute in rapporti in peso determinati, significa realizzare la cosiddetta ‘curva granulometrica’ dell’inerte.
La curva granulometrica è la rappresentazione grafica, in diagramma, dei rapporti percentuali fra il peso complessivo di un campione d’aggregati ed i singoli pesi delle quantità passate in ciascun dei setacci utilizzati per il controllo degli aggregati stessi.
Per poter definire la composizione granulometrica di una sabbia (o di un aggregato in generale), occorre suddividerlo in singole frazioni granulometriche. A tale scopo viene effettuata una setacciatura del campione da esaminare, per mezzo di una serie di vagli normalizzati.
Generalmente ci si serve di vagli unificati UNI, con maglie quadre di diversa luce (lato).
Poiché le sabbie per malte da costruzione si suddividono generalmente in tre classi specifiche, in funzione della grandezza dei loro granuli, ovvero:
sabbie fini: da 0,08 a 0,6 mm;
sabbie medie: da 0,6 a 2 mm;
sabbie grosse: da 2 a 8 mm,
si potranno approntare tutta una serie di setacci con luce differenziata, nello spazio fra 0,08 e 8 mm, eliminando tutto ciò che si trova al disotto del minimo e sopra il massimo.
Le quantità di inerte, che rimane sopra ciascun setaccio, indicano le varie classi granulometriche.
I rapporti tra queste quantità ed il peso totale del campione esaminato, moltiplicato per cento, danno i valori in percentuale delle varie classi. Con questi valori e possibile delineare la specifica curva granulometrica dell’inerte esaminato.
In questa curva le ascisse rappresentano le dimensioni dei fori dei setacci, e le ordinate esprimono, in genere, la percentuale passante in peso. Le curve granulometriche migliori si raffrontavano, un tempo, con la composizione strutturale della sabbia del lago di Massaciuccoli, in località Torre del Lago, nel Comune di Viareggio, in provincia di Lucca.
Trattasi di una sabbia silicea, originata naturalmente, dal profilo rotondeggiante e composta, in curva granulometrica continua. Oggi le sabbie di riferimento sono artificialmente selezionate e sono indicate ed imposte dagli Enti di Norma.
Non sempre si può disporre di sabbie naturali caratterizzate da curve granulometriche apprezzabili, né si possono facilmente trovare altre sorti di aggregati che si possano definire idonei senza l’ausilio di diversi aggiustamenti, anche rilevanti, della relativa curva granulometrica: in tal caso gli aggregati vengono composti ‘artificialmente’ mediante il dosaggio ponderato di singole frazioni granulometriche, al fine di ottenere, con la somma di dette frazioni, la curva desiderata.
Ora, se come abbiamo visto più sopra, noi possiamo, con vari setacci di diversa luce, facilmente
selezionare in varie frazioni, la granulometria di un qualsivoglia aggregato, sarà altrettanto facile poter ricostruire in modo arbitrario una qualsiasi curva, modificando coscientemente, in peso percentuale, le singole frazioni dell’arco granulometrico, sino ad ottenere la tanto auspicata ‘curva continua’.
Una particolarità
A parità di volume le sabbie umide sono meno pesanti delle sabbie secche, specialmente se l'acqua vi si trova nel rapporto del 2‑5%, col quale essa effettivamente aumenta il volume fra i granelli della sabbia. Per dosare le sabbie, che devono entrare a comporre le malte, è necessario perciò conoscere il grado della loro umidità; alle sabbie umide non corrispondono le dosi che in via ordinaria quasi sempre si stabiliscono per le sabbie secche, giova talvolta batterle e costiparle in giusta misura, finché il loro peso riesca, a parità di volume, eguale a quello delle sabbie secche.
Il ruolo delle sabbie nella composizione delle malte non sembra del tutto perfettamente comprovato. Appare ai più, che i granelli di sabbia silicea provochino con l'idrato di calcio [Ca(OH) 2] un’azione chimica, la quale porterebbe come effetto finale, ad una maggior coesione nella malta. Questa opinione è avvalorata dal fatto che attorno ai granuli di sabbia, impiegata nella malta, facilmente si scorge un involucro di calce, costituito da una sottile pellicola di cui ogni granello viene avviluppato, staccandolo dalla malta, avente una durezza maggiore di quella della calce circostante. E' opinione di altri che le sabbie si mantengano puramente inerti a contatto con la calce [Ca(OH) 2] ‑ da qui il nome inerti per definire gli aggregati in una malta ‑ e che esse sono associate alle malte meramente per diminuire il costo delle calcine o per opporsi al notevole ritiro delle medesime, allorché si disseccano; o al più per aumentare la porosità dei manufatti e favorire l'assorbimento dell'anidride carbonica (CO 2), che determina la presa e l'indurimento con la ricomposizione in carbonato di calcio (CaCO 3) per effetto del processo di carbonatazione. Ma in tal caso, allora, dovrebbe essere ininfluente adoperare una sabbia silicea piuttosto che una argillosa: si potrebbe addirittura sostituire alla sabbia un qualsiasi altro aggregato per ottenere i medesimi effetti, ciò che effettivamente vien smentito dall'esperienza.
Nella seguente tabella si hanno alcuni dati utili, corrispondenti a sabbie naturali silicee senza costipamento:
stato secco maglie x cm 2 Kg/lt volume vuoti sabbia umida Kg/lt
sabbia finissima 324 1.230 0.526 0.926
sabbia fina 121 1.300 0.497 0.996
sabbia media 56 1.418 0.455 1.170
sabbia grossa 20 1.450 0.439 1.315
I leganti, di qualsiasi natura essi siano, non possono impiegarsi nelle costruzioni senza essere bagnati preventivamente con acqua. Talvolta si impiega un solo materiale, spesso però sono due o più di due i materiali che si uniscono e si impastano assieme all'acqua per costruire quelle sostanze pastose, che hanno la proprietà di indurire e di aderire ai materiali da costruzione, le quali prendono il nome di malte.
Si dicono malte semplici quelle che, oltre ovviamente all'acqua necessaria per l'impasto, sono costituite esclusivamente dal legante (calce grassa, calce forte, gesso ...); malte composte sono quelle realizzate, oltre che con l'acqua, con due o più materiali (calce grassa o calce forte con sabbia o pozzolana). Di queste si dicono malte comuni o malte aeree quelle formate solamente con calce comune (ovvero grassello) e sabbia, le quali fanno presa soltanto in costruzioni esposte all'aria; malte idrauliche quelle altre composte con calce grassa e pozzolana, o con calce forte (idraulica naturale) e sabbia, le quali fanno presa tanto all'aria che sott'acqua; malte bastarde quelle composte di due o più leganti.
Ordinariamente oggidì si intendono bastarde le malte di calce inopinatamente mescolate al cemento, per le quali vale anche il termine di malte cementizie.
La buona riuscita delle malte dipende generalmente dalla buona qualità degli ingredienti, dalla loro giusta proporzione e dalla perfetta lavorazione dei medesimi.
Come per l'estinzione delle calci, anche per il confezionamento delle malte sono da preferirsi le acque più limpide e pure, come le acque potabili, quelle dei laghi e dei fiumi, ecc. L'acqua del mare, nonostante l’ottimismo del Rondelet, va generalmente proscritta; cosippure vanno allontanate le acque salse, le selenitose e le magnesiache, poiché producono malte di scadente qualità e ne ritardano la presa.
La quantità d'acqua, occorrente per l'impasto di una malta non si determina che con la pratica: conviene che essa sia giusta per rendere la malta piuttosto soda e consistente; le malte molto diluite fanno presa tardi e si disseccano sensibilmente, lasciando dei vuoti e cavilli, che ne diminuiscono la saldezza e la durata.
Gli ingredienti, che entrano a far parte delle malte, si dosano in parti che si riferiscono ordinariamente al volume, raramente al peso. Per una parte di calce e due di sabbia si intende un volume di calce e due di sabbia.
La proporzione della sabbia o pozzolana e delle varie calci, è variabile secondo la natura del manufatto che ci si appresta a porre in opera, e la resistenza che in esso si richiede. Gli ingredienti si dosano in maniera da produrre un tipo di malta, che rimanga integra nel tempo, la più ragionevolmente economica, e la più corrispondente alla resistenza desiderata.
Generalmente però le malte si preparano con eccesso di resistenza, proporzionando la calce alla sabbia o pozzolana in maniera che essa occupi tutti gli spazi esistenti fra i granelli, avviluppando i granelli medesimi. Le malte così composte prendono il nome di malte piene. Praticamente gli operatori ritengono giusta e corrispondente ad una malta piena ben fatta, quella quantità di calce che, durante la mescolazione, si rende necessaria per far sparire tutti i granelli di sabbia, rendendo uniforme il colore della malta; d'altro canto però non si dovrebbe neanche eccedere con la quantità della calce: tali eccessi si possono subito notare col manifestarsi di bianche sbavature sul ferro della cazzuola usata per rimestare la massa; la malta dovrà facilmente scivolar via dal ferro, lasciandolo sempre ben lucido e pulito.