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Costruire in terra cruda: tecnologia e applicazioni

Poco costosa e facilmente reperibile, la terra cruda è un materiale molto versatile per realizzare case ecologiche a impatto zero. Ecco la scheda tecnica

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La terra cruda è un prodotto derivato da una materia prima abbondante e riciclabile di origine minerale. Vengono utilizzate argilla, limo (sabbia finissima), sabbia e ghiaia per ottenere prodotti differenti a secondo l’uso: mattoni, lastre o  anche come malta di terra per intonaci.

Generalità e processo produttivo

L’argilla è un materiale estratto dalle rocce sedimentarie clastiche, costituita da un numero limitato di minerali finemente suddivisi in particelle minute con struttura cristallina, definiti chimicamente silicati idrati di alluminio (contenenti circa il 55% di silice, il 30% di allumina e il 15% di acqua di cristallizzazione). È originata, attraverso azioni meccaniche e chimiche, dall’alterazione di superfici di materiali lapidei (per esempio i feldspati), frantumati per l’azione dell’acqua, vento o ghiaccio o da accumulo di residui di origine organica.

L’argilla è composta da granuli la cui grandezza risulta essere inferiore ai 2 μ, pari a 0,002 mm. I minerali argillosi si classificano in base alla loro espansibilità e alla presenza di costituenti amorfi in tre gruppi:

  • delle caoliniti, a cui appartengono tre specie di minerali distinti (caolinite, nacrite e dickite), impiegato per al produzione di ceramiche;
  • dei cloriti, in cui sono presenti silicati idrati di ferro-oso che gli conferiscono la colorazione verde;
  • della montmorrillonite, con una struttura espandibile e quindi con elevata capacità di assorbimento d’acqua. Si riscontrano notevoli variazioni nei rapporti tra SiO2 e Al2O3 addirittura con l’eventuale sostituzione dell’alluminio con Fe, Mg, Mn, Zn ecc.

Il limo è un materiale dalla buona capacità compattiva: le dimensioni delle particelle che lo compongono sono abbastanza piccole da permettere di riempire pori di media dimensione. Rappresenta la fase fine (compreso tra 2 e 200 μ) del prodotto di disgregazione delle rocce, dovuto all’abrasione causata dallo scorrimento del materiale nei fiumi e viene depositato dall’acqua al calo delle piene. La composizione chimica di questi minerali varia a secondo il luogo di provenienza; in genere sono quarzi, feldspati, miche, clorite, ma anche carbonati come calcite e dolomite.

La sabbia è un materiale più grossolano rispetto l’argilla; le dimensioni delle particelle sono comprese tra 0,2 e 2 mm. La composizione chimica è variabile. La sabbia può essere estratta dall’alveo dei fiumi o dal fondo del mare; è preferibile quello di fiume, in quanto presenta capacità meccaniche migliori. La sabbia di mare può contenere sali solubili da evitare nei materiali da costruzione.

La ghiaia è un materiale grossolano che presenta granulometria di dimensione superiore ai 2 mm. Nella terra cruda la quantità di materiale grossolano deve essere una piccola frazione del totale.

La terra cruda può essere classificata come argillosa, limosa o sabbiosa. L’argilla funge da legante e unisce gli altri “materiali di riempimento”.

Si definiscono differenti tipi di terre crude secondo il luogo di estrazione:

  • terra cruda di montagna o dei pendii: adatta per gli elementi di fabbrica resistenti a compressione;
  • detriti glaciali: dotati di minore resistenza a trazione e a compressione;
  • marne composte da detriti glaciali e calce;
  • terra cruda alluvionale: ha un basso contenuto di calce ed è ottimo come argilla da costruzione;
  • löss è caratterizzato da una struttura minerale molto fine e spesso da una ridotta percentuale di argilla. È più semplice da trattare dell’argilla grassa ma la sua sensibilità all’acqua richiede particolare attenzione durante il periodo di costruzione.

Dopo l’estrazione l’argilla viene lasciata “maturare” all’aperto, per favorire il dilavamento dei sali solubili in acqua e lo sviluppo di sostanze organiche che ne aumentano la plasticità. Viene quindi sottoposta a una prima macinazione con molazze e a un’ulteriore raffinazione in laminatoi.

L’argilla deve essere perfettamente essiccata, priva di microrganismi, stagionata per un certo periodo, che varia secondo il tipo e, infine, impastata per distribuire omogeneamente i componenti.

Le sue caratteristiche possono essere migliorate attraverso differenti modalità quali imbibizione, frantumazione, miscelatura, filtraggio, stagionatura (per aumentarne le forze leganti), sospensione e smagrimento (aggiunta di additivi per ridurre la percentuale di argilla). Per migliorare le caratteristiche termoisolanti e meccaniche si aggiungono additivi organici quali paglia, caseina, fibre di cellulosa o minerali quali calce, argilla espansa.

In funzione del tipo e della quantità delle aggiunte, le argille da costruzione vengono identificate come: argilla piena e pesante (ρ = 1.700 – 2.200 kg/m3), torchis (ρ = 1.200 – 1.700 kg/m3), terra-paglia (ρ = 400 – 1.200 kg/m3).

 

Caratteristiche tecniche

L’argilla ha una buona capacità di accumulo termico ed è in grado di trattenere l’umidità presente nell’aria per rilasciarla in caso di necessità. Per gli intonaci a base di argilla la capacità di assorbimento è pari a 1, 5÷3 volte quella degli intonaci tradizionali.

È un materiale molto sensibile all’acqua che in caso di imbibizione perde la sua solidità. Pertanto è necessario proteggere dall’umidità di risalita, dall’erosione e dalla pioggia battente le superfici esposte agli agenti atmosferici, altrimenti soggette a fenomeni di fessurazione o di cricche da ritiro.

L’argilla ha buone capacità di riempimento, di plasmabilità, di adesività e capacità legante. Le sue proprietà vengono ottimizzate con l’aggiunta di additivi di diversa natura organica o minerale. Considerata la massa elevata della terra cruda si può considerare come materiale dalle buone capacità fonoassorbenti.

I componenti edili in terra cruda sono traspiranti, igroscopici, permeabili al campo elettromagnetico naturale, esenti da fenomeni di accumulo di elettricità statica, con buone capacità strutturali; se derivano da terre di buona qualità emettono un’esigua radioattività se non addirittura nulla. La terra cruda presenta una buona resistenza al fuoco e rientra nella classe d’infiammabilità A1, un fattore importante, per esempio, per l’impiego della terra cruda come intonaco delle case di paglia.

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Utilizzi e applicazioni

Come materiale strutturale o di rivestimento la terra cruda viene commercializzata nella forma di mattoni, di lastra oppure nella forma di malta per intonaco. Nel caso di argilla battuta, della tecnica del bauge o della terra-paglia, la terra cruda viene gettata in opera nelle cassaforme.

  • L’argilla battuta è il materiale da costruzione a base d’argilla più pesante ed è utilizzata per costruire pareti portanti di spessore compreso tra i 400 e i 600 mm, ha un peso specifico che varia dal 1.700 e 2.200 kg/m3. L’argilla umida proveniente dal terreno viene gettata nella cassaforma a strati spessi 100÷150 mm e poi compattata; tale stratificazione risulta poi leggibile anche in superficie.
  • Nela tecnica del bauge, utilizzata per la ristrutturazione di edifici storici, la miscela di paglia e terra viene posata con forconi a strati. Le pareti laterali vengono poi troncate con vanghe appuntite per ottenere superfici di parete relativamente piane.
  • Il torchis o argilla fibrosa, adatta per il tamponamento delle pareti a graticcio oppure pressata in forme e ulteriormente lavorata per essere trasformata in mattoni o lastre di argilla, è una miscela plastica molle o pastosa costituita da argilla e materiali fibrosi vegetali, in particolare paglia.
  • La terra-paglia può essere di tipo organico o minerale, in base agli additivi aggiunti. Il materiale è adatto a pareti, cortine appese o tamponamenti di coperture, ma non è in grado di sostenere carichi a eccezione del proprio peso. Viene posato umido nelle casseforme o trasformato in mattoni e lastre.
  • L’argilla umida additivata con materiali organici o minerali può anche essere utilizzata per la produzione di materiali da riporto, adatti per il riempimento di solette di piani e di spazi cavi. In questo caso il peso specifico può variare tra 400 e 2.200 kg/m3.
  • La malta di terra cruda è composta da minerali di argilla, acqua e sabbia fine; grazie alle sue caratteristiche si presta a essere utilizzata come rinzaffo e come intonaco di interni. Durante l’indurimento, l’acqua evapora e il volume si riduce. Il grado di indurimento è determinato dal contenuto di acqua e per questo la sua lavorazione può essere prolungata a piacere. Nella malta in terra cruda l’argilla viene miscelata a fibre di crini di animali o piante, con la funzione di armare ed evitare fenomeni di fessurazione nello strato superficiale di intonaco. Presenta una buona aderenza e può essere modellata, la sua elevata capacità di assorbimento idrico garantisce un piacevole clima interno. Viene commercializzata in diversi colori grazie all’aggiunta di aggregati e pigmenti.
  • La terra cruda può essere confezionata anche nella forma di mattoni di terra cruda (terra-paglia) o di mattoni crudi trafilati:
    • la terra cruda e la terra-paglia in mattoni pressati vengono utilizzati come tamponamenti di pareti, rivestimenti di solai e facciate appese. In caso di solidità sufficiente possono assumere anche funzione portante;
    • i mattoni crudi ottenuti da mattoni per combustione a elevata compattezza sono caratterizzati dall’elevata percentuale di argilla che gli conferisce una notevole capacità di assorbimento. Vengono utilizzati come tamponamento in contesti non soggetti agli agenti atmosferici. Sono pieni o forati.
  • Le lastre d’argilla possono raggiungere spessori fino a 50 mm. Murate a formare pareti non portanti sono particolarmente adatte a supportare intonaci a base d’argilla. I nuovi prodotti in argilla leggera armata con stiance trovano applicazione nelle pareti a secco come rivestimento esterno.

Posa in opera

I materiali da costruzione a base di argilla sono definiti in stretta relazione alla densità, agli additivi, alla lavorazione e all’obiettivo d’uso. Durante l’esecuzione è importante prestare attenzione ai tempi di essiccazione, che possono variare da 3 a 10 settimane.

La posa in opera avviene per mezzo di diverse tecniche costruttive che variano non solo in base alla granulometria e alla composizione della terra, ma anche alle esigenze di tipo statico e termico.

Più frequente è l’impiego di mattoni crudi. Si utilizzano anche procedimenti di compressione manuale e meccanica o, infine, di estrusione con metodi industriali usati anche per la fabbricazione dei laterizi.

Un’altra tecnica diffusa è quella del pisé o terra battuta, consistente nel compattamento meccanico della terra dentro casseri.

L’intonaco in terra cruda segue la modalità di posa in opera degli intonaci tradizionali a base di calce, però  con attenzione alla resistenza, stabilità del fondo e ai tempi di indurimento a causa della sua elevata idrosolubilità.

Le lastre in argilla vengono fissate con viti e chiodi e possono essere tagliate con seghe.

Incidenza energetica ed ecologia

La terra cruda è un materiale in grado di soddisfare pienamente i criteri dell’edilizia sostenibile. È presente in quasi tutte le regioni della terra e, nel caso in cui venga utilizzata quella di scarto dallo scavo di fondazione, si ha un risparmio dell’energia di trasporto.

Il contenuto di energia primaria necessario per costruire una parete in argilla compressa (PEI=1.257 MJ) è decisamente inferiore a quello utilizzato per realizzare una muratura in calcestruzzo (PEI=1.484 MJ) o in mattoni tradizionali (PEI=1.485 MJ).

Si tratta di un prodotto inodore, non nocivo e di piacevole lavorazione. Presenta un effetto antiallergico e la capacità di legare gli odori come, per esempio, la nicotina.

È facilmente riutilizzabile e può essere inserito nel ciclo naturale senza problemi: gli elementi in terra cruda dimessi si riconvertono rapidamente in terra viva che può riacquisire le sue caratteristiche biologiche. È necessario verificare che il luogo di provenienza della terra non sia contaminato da vicinanza di discariche o altre fonti di inquinamento.

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