Pietre silicee e loro composizione

Le pietre silicee si presentano in miscele complesse di diversi minerali contenenti silicio, alluminio, ferro, metalli alcalini e alcalino-terrosi. Una indicazione relativa alla loro composizione ci viene data dal loro carattere acido che denota la prevalenza di ossidi acidi come SiO₂, o dal loro carattere basico che denota la prevalenza di ossidi basici come CaO, MgO ecc.

La composizione percentuale degli ossidi presenti ci fornisce l’esatta natura della pietra. La genesi delle pietre silicee è imputabile a eruzioni vulcaniche quindi fanno parte delle rocce ignee. Questo tipo di rocce si forma per il raffreddamento e la cristallizzazione di un magma fuso. Tale magma è composto prevalentemente dagli elementi che si ritrovano prevalentemente nei minerali silicatici, insieme a vapore acqueo e ad altri composti volatili.

Il flusso magmatico grazie alla minor densità rispetto alle rocce in cui è inglobato tende a risalire verso la superficie (Principio di Archimede) ove talvolta fuoriesce e, causa il brusco raffreddamento che subisce, si solidifica velocemente dando luogo alle rocce effusive. Non sempre il magma arriva in superficie e allora si solidifica lentamente al di sotto di essa  diventando roccia intrusiva. Questo tipo di roccia non verrebbe mai alla luce se gli agenti atmosferici non ne erodessero la copertura.

La modalità di raffreddamento del magma determina la struttura delle rocce ignee. Le rocce intrusive cristallizzano molto lentamente per cui presentano struttura granulare od olocristallina mentre le rocce effusive cristallizzano più velocemente con conseguente formazione di cristalli di dimensioni grandi, i fenocristalli. Le rocce silicee presentano proprietà meccaniche apprezzabili per cui vengono destinate soprattutto alla costruzione di parti portanti.

Classificazione delle pietre silicee

Le pietre silicee possono presentare un diverso comportamento in relazione agli sforzi meccanici e pertanto vengono classificate in:

• Elastiche, quando tornano nella posizione originaria allorché cessa la sollecitazione che le aveva deformate
• Plastiche, quando si deformano permanentemente ad opera di una sollecitazione
• Rigide quando tollerano solo modeste deformazioni ad opera di forze intense e poi si frantumano.

Principali pietre silicee

Analizziamo ora alcune tra le principali pietre silicee di largo uso con particolare riferimento al campo dell’edilizia.

Granito

Il granito risulta da un’associazione di minerali quarziferi SiO₂, di feldspati (in prevalenza da alluminosilicati di potassio KAlSi₃O₈ e come componente minore di miche ovvero di fillosilicati a struttura laminare. Il granito è una roccia ignea intrusiva e quindi presenta cristalli di grandi dimensioni con orientazioni casuali. In Italia le cave di granito sono localizzate al nord in provincia di Sondrio, Vicenza, Novara e nel Trentino, al centro nelle isole toscane e a La Maddalena, al sud in Calabria.

La durezza è variabile a causa della presenza di cristalli differenti, il quarzo e l’ortoclasio sono i più duri (raggiungono il grado 7 della scala di Mohs) la mica è meno dura dell’acciaio. Viene usato sia come pietra da costruzione che da rivestimento o da pavimentazione. Ne esistono varietà diversamente colorate: in particolare sono molto pregiati i graniti rosa e bianchi

Sienite

La sienite è analoga al granito sia per quanto attiene l’origine mineralogica che per le proprietà fisiche, ma presenta caratteristiche chimiche diverse a causa del ridotto tenore di quarzo, infatti il suo carattere acido è meno marcato. In Italia i giacimenti di sienite si trovano in provincia di Vicenza. Come il granito, la sienite è ben lavorabile e lucidabile in superficie infatti viene utilizzata in edilizia in lastre lucidate ed è considerata una pietra di pregio.

Porfido

Il porfido origina dallo stesso materiale vulcanico che ha dato origine al granito, ma si differenzia da quest’ultimo in quanto è una roccia di tipo effusivo. Da un punto di vista petrografico il porfido è formato da una pasta vetrosa o microcristallina di fondo che ne costituisce più del 65% in cui sono immersi piccoli cristalli in percentuale variabile.

I cristalli presenti in maggiore quantità sono quelli di quarzo e infatti alla roccia viene dato anche il nome di porfido quarzifero. Il suo colore comunque varia dal grigio chiaro ad un marrone medio. La struttura a microcristalli con parti amorfe determina una notevole differenza con il granito: la superficie, infatti non è lucidabile e permane scabrosa comunque la si lavori.

Per questo motivo non è usata come pietra ornamentale ma trova impiego come materiale da pavimentazione stradale, il sampietrino, per il cui uso la scabrosità superficiale costituisce un pregio dal momento che favorisce la tenuta su strada dei veicoli a causa dell’attrito che provoca. Il porfido si lascia fratturare lungo tre piani perpendicolari e quindi può essere ridotto in lastre più o meno sottili e in cubetti.

Gabbro

Il gabbro è una roccia eruttiva intrusiva, con tutte le caratteristiche meccaniche del granito. E’ di colore nero uniforme ed è ben lucidabile per cui è una pietra di gran pregio. Da un punto di vista chimico è costituito da plangioclasi e da pirosseni. Alcune varietà contengono anfiboli, altre olivina di composizione MgO·FeO·SiO₂. In Italia rocce gabbriche sono diffuse nelle Alpi occidentali, nella zona basica di Ivrea , e soprattutto nell’Appennino settentrionale.

Trachite

La trachite presenta una composizione chimica molto vicina a quella della sienite, ma si differenzia da questa in quanto è una roccia effusiva. Ha soddisfacenti proprietà meccaniche e di durevolezza per cui è usata in pavimentazioni e per rivestimenti esterni. La trachite si estrae dal Monte Amiata e da giacimenti laziali ed euganei. Ha struttura porfirica, vitrofirica o olocristallina, spesso vacuolare o finemente porosa e perciò ruvida. È di colore chiaro nelle varietà cristalline, scuro nelle vetrose.

La trachite fu usata in passato, e lo è tutt’oggi, prevalentemente per lastricati stradali, marciapiedi e bordature degli stessi. In tempi più recenti, grazie alle sue caratteristiche cromatiche ed alla possibilità di essere tagliata in lastre sottili e lucidata, si è resa adatta anche a scopi di rivestimento e di abbellimento di edifici, sia per esterni che per interni (scale e pavimenti).

Basalto

Il basalto è una roccia eruttiva effusiva in cui la componente di ossidi metallici (Fe₃O₄, MgO, CaO) prevale su quella silicea che non raggiunge il 50%.Presenta  grana fine e ha colore scuro o nero. E’ principalmente composta da plagioclasi, pirosseni e sovente olivina. Le lave basaltiche hanno scarsa viscosità e fluiscono quindi facilmente fino a ricoprire estese aree per esempio i plateaux del Deccan in India che si estendono per 600000 km², due volte la superficie dell’Italia; a volte solidificano in particolari colonne esagonali.

È la roccia effusiva più abbondante della crosta terrestre ed i fondali oceanici sono prevalentemente formati da basalto. Da notare il tenore di silice SiO₂ intorno a circa il 50%, più basso di quello del vetro e delle comuni rocce granitiche, che si attesta intorno al 70%. Inoltre il contenuto di metalli alcalini è maggiore nel basalto in quanto tipica roccia basica. Ha buone proprietà meccaniche che, unitamente all’elevato carico di rottura, rendono questa pietra utilizzabile sia come materiale per parti portanti che come pietra per pavimentazione stradale.

Ardesia

L’ardesia è una roccia metamorfica di origine sedimentaria ed è anche detta pietra di Lavagna.  Frutto della sedimentazione progressiva della marna, l’ardesia è una roccia classificata come tenera o semi-dura. Si tratta di una particolare varietà di scisti calcareo-argillosi facilmente divisibili in lastre sottili, piane, leggere, impermeabili e resistenti agli agenti atmosferici.

È una pietra di colore plumbeo-nerastro ed è facilmente lavorabile. L’ardesia tende a schiarirsi dal momento dell’estrazione fino ad assumere una pigmentazione grigio chiara, essendo la tonalità scura dovuta a residui carboniosi che volatilizzano una volta a contatto con ossigeno, umidità e radiazioni ultraviolette. In virtù della propria scistosità (ovvero la capacità di dividersi in lastre) e proprietà, può essere impiegata in vari segmenti artigianali e industriali tanto dell’architettura e dell’edilizia per la realizzazione di tetti, pavimentazioni, gradoni di scale.

Pozzolana

La pozzolana è una roccia di origine vulcanica formatasi per accumulo e consolidamento di materiale proveniente da eruzioni. Non presenta particolare struttura cristallina ed è un materiale friabile e riducibile in polvere mediante macinazione. La sua composizione chimica evidenzia la presenza di silice, di allumina, di ossido ferrico, di ossidi alcalino-terrosi, di ossidi alcalini. Come si vede sono presenti tutte le componenti: acida, anfotera e basica. Dai rapporti reciproci di queste tra componenti risulta il carattere chimico della pozzolana:

• Acido se SiO₂ è presente in quantità superiore al 60%
• Basico se SiO₂ è presente in quantità inferiore al 50%
• Neutro se il tenore di SiO₂ è presente in quantità compresa tra il 50 e il 60%

La pozzolana interessa in edilizia, non come pietra da costruzione non avendone i requisiti meccanici, ma come legante, dopo che la si è polverizzata per macinazione e la si è essiccata in miscela con calce. Il processo di presa è dovuto alla reazione della calce con la componente acida e anfotera della pozzolana, con la formazione di silicati, alluminati e ferriti di calcio più o meno idratati. La pozzolana viene definita come cemento naturale per la sua proprietà di fare presa a contatto con l’acqua, inoltre, mescolata a cemento Portland dà luogo a cemento pozzolanico.

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