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6 · Roma scienza e tecnica

Il calcestruzzo romano

circa 150 a.C. Pozzuoli e Roma

In breve

I Romani scoprirono che mescolando calce, acqua, pietre e una cenere vulcanica chiamata pozzolana si otteneva un materiale fortissimo. Il nome viene da Pozzuoli, vicino a Napoli, dove questa cenere si trovava in abbondanza. Il calcestruzzo romano faceva presa anche sott'acqua, perciò servì per costruire porti, ponti e grandi cupole. Alcune opere fatte così resistono da quasi duemila anni.

Perché è importante Senza questo materiale non sarebbero esistite molte delle costruzioni più grandi e coraggiose dell'impero.

Fonte: Encyclopaedia Britannica, «Concrete»

Illustrazione: Il calcestruzzo romano (Pozzuoli e Roma)
Illustrazione creata con l'IA per Storiascopio
Il calcestruzzo romano: Pozzuoli e Roma
Dove: Pozzuoli e Roma

Scheda per studiare circa 5 minuti di lettura

Il racconto

Una pietra liquida

Immagina di poter costruire un muro, una volta, un arco, versando una poltiglia dentro uno stampo e aspettando che si indurisca fino a diventare duro come pietra. Oggi lo chiamiamo calcestruzzo, o cemento, ed è il materiale più usato nelle costruzioni. I Romani ne impiegarono una versione tutta loro, che chiamavano opus caementicium, cioè «lavoro di pietrisco». Fu uno dei segreti del loro successo.

Non fu un'invenzione improvvisa. Sembra che la tecnica si sia sviluppata con gradualità tra il III e il II secolo avanti Cristo. All'inizio era un materiale povero, usato per riempimenti e costruzioni private, con una malta ancora imperfetta. Ci sono esempi a Pompei che risalirebbero alla metà del III secolo. Poi i costruttori scoprirono come renderlo molto più resistente.

La ricetta dei Romani

La base era la calce. Si ottiene scaldando pietra calcarea in una fornace a una temperatura di circa 900 gradi o meno: il prodotto si chiama calce viva. Quando la si mescola con l'acqua, si «spegne» e diventa una pasta, che serve da legante, cioè da colla. Fare la calce richiede molta meno energia che produrre il moderno cemento Portland.

Il vero segreto, però, era un ingrediente: la pozzolana, una cenere vulcanica. Il nome viene da Pozzuoli, la città vicino a Napoli, sui Campi Flegrei, dove se ne estraeva in abbondanza. Le pozzolane più resistenti venivano proprio dalle zone vulcaniche del golfo di Napoli. Lo scrittore romano Vitruvio descriveva la sabbia di cava in più colori e consigliava la «polvere di Pozzuoli» per le opere in acqua. Mescolata alla calce e all'acqua, la pozzolana reagisce e dà una malta molto più forte e durevole della sola calce.

Alla malta si aggiungevano pietre e frammenti, i caementa, spesso di tufo, una roccia vulcanica tenera. L'impasto veniva gettato dentro casseri di legno, cioè stampi. Le facce esterne dei muri, i paramenti, erano rifinite in modi diversi, che gli archeologi chiamano con il nome di «opera»: l'opera incerta con pietre irregolari, l'opera reticolata con piccole piramidi di pietra disposte come una rete, e l'opera laterizia con tegole e mattoni. Ancora oggi, guardando un muro romano, si possono riconoscere questi disegni.

Fare presa anche sott'acqua

Una caratteristica speciale della miscela con pozzolana è che fa presa anche sott'acqua. L'acqua, invece di rovinare l'impasto, lo aiuta a indurire. Per questo i Romani riuscirono a costruire moli, porti, pile di ponti e fondamenta in mare. Se il materiale non avesse avuto questa proprietà, molte opere portuali sarebbero state impossibili.

Volte, archi e cupole

Il calcestruzzo non serviva solo per i muri. Poteva essere gettato sopra strutture di legno, le centine, per formare archi, volte e cupole. Le prime volte conosciute sono quelle della Porticus Emilia, circa nel 174 a.C. Con questo materiale gli architetti romani poterono coprire grandi spazi interni senza riempire la sala di colonne. Il Pantheon è l'esempio più grandioso: la sua cupola, con un diametro di oltre 43 metri, fu fatta con un calcestruzzo pesante alla base, con scaglie di travertino e tufo, e sempre più leggero verso l'alto, dove si usavano pomice e lapilli vulcanici. Lo spessore della cupola passa da oltre 6 metri alla base a poco più di un metro vicino all'apertura in cima.

Nei secoli, per alleggerire le volte, si inserirono anche anfore vuote, come nel mausoleo di Elena a Roma. È uno dei tanti trucchi dei costruttori romani, che sperimentavano continuamente.

Perché dura così tanto?

Le opere in calcestruzzo romano resistono da quasi duemila anni, anche in luoghi esposti al mare e ai terremoti. Per capire perché, nel 2023 un gruppo di ricercatori guidato da Admir Masic, del Massachusetts Institute of Technology, ha pubblicato uno studio su mura dell'antica città di Privernum, vicino a Roma. Ha notato piccoli frammenti bianchi, finora ritenuti difetti di mescolamento. Secondo gli studiosi derivano invece dall'uso di calce viva, mescolata direttamente agli altri materiali e spenta con l'acqua. Questi frammenti potrebbero aiutare il materiale a ripararsi da solo: quando si forma una crepa, l'acqua scioglie un po' di calce che poi si ricristallizza e chiude la fessura. È un'ipotesi molto interessante, ancora oggetto di ricerca.

Un'ultima curiosità: gli archeologi possono datare alcuni di questi edifici anche studiando la malta, grazie al radiocarbonio, lo stesso metodo usato per datare ossa e legni antichi.

Perché successe

Roma aveva bisogno di costruire in grande: porti, ponti, magazzini, edifici pubblici per una città che cresceva. La pietra tagliata è costosa e lenta da lavorare, mentre il calcestruzzo si può preparare con materiali comuni e gettare in stampi, anche con operai meno esperti.

I Romani, inoltre, abitavano vicino a una zona vulcanica, i Campi Flegrei, dove la pozzolana era abbondante. Ci volle l'osservazione e la pratica dei costruttori per scoprire che mescolata alla calce dava un materiale così speciale. Non conoscevano la chimica che sta dietro il fenomeno, ma ne capirono bene gli effetti.

Cosa cambiò

Il calcestruzzo cambiò l'architettura. Senza il bisogno di blocchi giganteschi, i Romani poterono costruire in modo più veloce e a costi minori, e inventare forme nuove: grandi sale coperte da volte e cupole, anfiteatri come il Colosseo, terme enormi, porti artificiali. Gran parte di ciò che ammiriamo ancora oggi della Roma antica è fatta così, rivestita da pietra o mattoni.

Dopo la fine dell'impero d'Occidente la tecnica andò in gran parte perduta, e per secoli le costruzioni furono diverse. Il calcestruzzo moderno, fatto con il cemento Portland, è oggi alla base di case, ponti e grattacieli. Ancora adesso si usa il cemento «pozzolanico», cioè con aggiunta di pozzolana, per grandi getti come dighe e platee, perché sviluppa meno calore e resiste meglio.

Il calcestruzzo di oggi, però, consuma molta energia e produce molta anidride carbonica. Gli scienziati studiano quello romano per capire se si possono imitare materiali più duraturi e meno inquinanti, e anche per sapere come conservare meglio le antiche costruzioni.

Persone e luoghi chiave

Persone

Vitruvio
Architetto e scrittore romano del I secolo a.C. Descrisse le sabbie di cava di vari colori e raccomandò la «polvere di Pozzuoli» per le opere in acqua.
Admir Masic
Ingegnere del MIT, a capo del gruppo che nel 2023 ha proposto la spiegazione dell'autoriparazione del calcestruzzo romano.

Luoghi

Pozzuoli e i Campi Flegrei
Zona vulcanica vicino a Napoli da cui prende nome la pozzolana.
Pantheon, Roma
Edificio con la cupola in calcestruzzo non armato più grande mai costruita, di oltre 43 metri di diametro.
Privernum
Antica città nel Lazio dove i ricercatori hanno analizzato campioni di malta romana nel 2023.

Da sapere

  • Il nome «pozzolana» viene da Pozzuoli, vicino a Napoli.
  • Vitruvio distingueva le sabbie di cava per colore (nera, grigia, rossa) e raccomandava la «polvere di Pozzuoli» per le opere in acqua.
  • Il calcestruzzo del Pantheon è più leggero verso l'alto, dove si usarono pomice e lapilli vulcanici.
  • La calce romana si cuoceva a circa 900 gradi o meno: molto meno del cemento moderno.
  • Nel 2023 i ricercatori hanno proposto che i piccoli grumi bianchi della malta romana servano a riparare le crepe.

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