Case e mattoni

Quasi tutti, dalle nostre parti, vivono in una casa. Può essere un appartamento grande o piccolo, una villetta uni, bi, multifamiliare, una cascina, una casa sull’albero, ma quasi tutte hanno muri verticali, un tetto e un pavimento. Già, ma di cosa sono fatte? Se vivete in una casa sull’albero probabilmente è di legno. Il legno è abbastanza comune nella costruzione delle case monofamiliari nel Nord America. È un ottimo materiale, che ha vantaggi e svantaggi: se ricordate la grande catastrofe di New Orleans di qualche anno fa sapete che non è solido come una casa in muratura. D’altro canto, il legno ha un’alta elasticità ed è un ottimo materiale per le costruzioni antisismiche: le case tradizionali giapponesi, sempre a rischio di terremoti, sono in legno e carta di riso. Da noi il suo utilizzo per le costruzioni è meno comune. Essendo lettori di GG probabilmente abitate a Torino e dintorni e la vostra casa è con ogni probabilità fatta o di mattoni o di cemento. Insomma, per dirla da chimico, di ossidi metallici e silicati. Mattoni, tegole e piastrelle sono costituiti principalmente da silicati (in particolare fillosilicati), che sono una classe di materiali e sono il costituente principale dell’argilla, il minerale con cui vengono prodotti. L’argilla, come ben sanno i campeggiatori, si trova quasi ovunque: è la famosa “terra da cocci” che drena male l’acqua e non trattiene i picchetti. Per questo motivo i mattoni sono diffusi fin dall’antichità. I fillosilicati sono, a livello nanoscopico, strutture lamellari costituite da ossido di silicio, o silice: l’elemento base, con formula SiO4, è lo stesso costituente del quarzo dei nostri orologi ed è molto simile a quello del silicone con cui sigilliamo la doccia. Assieme alle argille nei mattoni si trovano altri costituenti come il carbonato di calcio e l’ossido di ferro, che è presente in percentuale bassa ma è quello che dà il colore rosso ai nostri muri e ai nostri tetti. Quello che differenzia i mattoni moderni da quelli preistorici (e anche da quelli che molti popoli producono tutt’oggi) è la cottura ad alta temperatura (attorno ai mille gradi) effettuata in forni appositi, cottura che provoca l’insorgere di un processo di sinterizzazione: le particelle di argilla, approssimativamente sferiche, si fondono sulla superficie e si aggregano parzialmente, aumentando in misura notevole le proprietà meccaniche del mattone. Per quanto riguarda le piastrelle, viene anche eseguito un processo di vetrinatura simile a quello dei piatti. Se viviamo in un condominio è probabile che la silice che ci circonda nei muri di casa sia organizzata in maniera differente dal punto di vista chimico. Infatti, i pilastri del palazzo in cui viviamo sono fatti con ogni probabilità di cemento Portland. Il cemento è costituito da silicati di calcio assieme ad altri sali (alluminati ed altri ancora) che provengono dalla cottura ad alta temperatura di argilla ed altri minerali. Si ottiene il “clinker” che, mescolato con gesso ed altri componenti, costituisce il cemento commerciale che, mescolato a sua volta con acqua, sabbia e ghiaia viene gettato nelle casseforme per costruire muri e pilastri. Dal punto di vista chimico non si conosce ancora alla perfezione cosa succede quando il cemento “fa presa”. I componenti sono moltissimi e variabili a seconda del tipo specifico di cemento e delle condizioni di produzione: anche in conseguenza di questo, un’analisi dettagliata di tutti i fenomeni che avvengono non è mai stata realizzata. Così un processo realizzato per via induttiva (quello che ha portato alla produzione del cemento) non è ancora stato del tutto elucidato per via deduttiva: una sfida per le future generazioni?

[Ugo Finardi – Chimico, ricercatore CNR]

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