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La sempre crescente necessità di tuteladell’ambiente ha comportato una seriedi riflessioni sul ruolo di tecniche e pro-

cessi a basso impatto ambientale; tra queste certa-mente hanno acquistato un posto di rilievo gli studirelativi alle realizzazioni in terra cruda1. A frontedell’uso ancora diffuso in alcune Regioni e del rin-novato interesse nei confronti di questa pratica, cheha portato alla realizzazione di numerosi esempi dinuove architetture, il nostro obiettivo si sposta, inparticolare, sulle applicazioni e sulle infinite rea-lizzazioni possibili con l’impiego della terra.L’ampia letteratura, che negli ultimi anni ha risco-perto la tecnica delle realizzazioni in terra cruda, fariferimento soprattutto alle realizzazioni, che siconservano nel nostro Paese solo in talune realtàmolto limitate, ignorando, frequentemente, lo stu-dio delle tante opere che in passato hanno impiega-to la terra con tecniche diversificate. Considerandoche le tecniche utilizzate per la realizzazione disistemi costruttivi in terra destinati alla residenzasono specifiche e proponibili solo in talune areegeografiche, e difficilmente alle nostre latitudini, sivuole di seguito porre l’accento su tutte le possibiliapplicazioni che, facendo uso della terra e di tecni-che specifiche, permettono nuove realizzazioni.

Struttura e caratteristiche delle terre - Per delimi-tare il campo di studio è necessario definire la ter-minologia e le caratteristiche delle terre, termineche proviene dalla radice latina tars (essere secco,disseccarsi) e acquista un senso più ampio dimateria secca di cui è composta gran parte dellacrosta superficiale del pianeta2. La terra possiamodefinirla, pertanto, come un miscuglio di diversielementi, la cui composizione dipende dall’area edai relativi fattori orogenetici; l’orogenesi delleterre è nella maggior parte dei casi3, dovuta alladisgregazione fisico-chimica4 delle rocce. I fram-menti così originati, di roccia e minerali di dimen-sioni e forme molto variabili5, sono trasportati edepositati6 a formare aggregati di particelle costi-tuenti la struttura delle terre.

In tutte le opere, in cui si impiegano le terre afini ingegneristici, è fondamentale la determina-zione delle caratteristiche fisiche che permettonola previsione dei comportamenti rispetto alle pro-prietà di riferimento. In particolare, tali proprietàdevono essere indicative e misurabili medianteprocedure standard indipendenti dalle condizionidi utilizzo specifico. I sistemi di classificazione

ABSTRACT - Gli studi, che negli ultimi anni hanno risco-perto la tecnica delle realizzazioni in terra, fanno riferi-mento a poche preesistenze nel nostro Paese e ad alcunenuove architetture. Il rinnovato interesse per questa pra-tica, se difficilmente proponibile alla larga scala delleresidenze, è invece possibile per altri usi. Il nostro obiet-tivo, pertanto, si sposta sull’analisi delle applicazioni edelle tecniche che, impiegate in passato in manieraempirica, hanno fornito prestazioni soddisfacenti e sullepossibili realizzazioni che oggi, con nuove possibilità dicontrollo, possono essere impiegate nella realizzazionedi molte costruzioni con un limitato impatto ambientale.

The studies that have rediscovered the technique ofraw earth constructions in recent years refer to few pre-existing in our country and some new architectures. Therenewed interest in this practice, if difficult to propose tothe large scale of housing, is possible for other uses. Ouraim is therefore to move on the analysis of applicationsand techniques that have been empirically used in thepast and have provided satisfactory performances and onthe possible achievements that today, with new controlpossibilities, can be used in the realization of many con-structions with a limited environmental impact.

KEYWORDS: Terra, stabilizzazione, reversibilità.Raw earth, stabilization, reversibility.

Antonio Passaro*

utilizzati sono diversi e si caratterizzano per ladiversa parametrizzazione degli elementi distintividei vari tipi e riguardano, prevalentemente la com-posizione mineralogica e la combinazione granu-lometrica. L’esame relativo al diametro mediodelle particelle che compongono una terra defini-sce la granulometria che può essere considerata infunzione della possibile superficie di contatto trale diverse particelle7 e la scabrezza delle stesse8,determinando l’angolo di attrito della superficie discorrimento, secondo la quale frana il terrenosciolto e disposto a cumulo. Tra le particelle costi-tuenti i terreni sono presenti vuoti interstiziali incui la presenza di gas o di fluidi provoca delle inte-razioni di tipo meccanico (forze di massa o divolume) e chimico (forze di superficie): le primederivano dalla gravità terrestre, mentre le secondesono legate essenzialmente alla geometria dei gra-nuli, ovvero alla superficie riferita all’unità dimassa, che si definisce superficie specifica.9

Sulla superficie esterna di ogni granulo esisto-no, infatti, delle cariche elettriche che lo portano ainteragire con gli altri granuli e con l’acqua intersti-ziale10. Pertanto, se la superficie esterna è piccolain relazione alla massa, anche le azioni superficialisono modeste e quindi prevalgono le interazioni ditipo meccanico (in tal caso si parla di granuli ‘iner-ti’); se la superficie è grande anche le azioni super-ficiali, e quindi le interazioni di tipo chimico, pos-sono diventare importanti, addirittura più importan-ti di quelle di volume (in questo caso si parla di gra-nuli ‘attivi’). Questi parametri, uniti all’omogeneitàdel miscuglio, alle interazioni di tipo meccanico e/ochimico e, infine, alla quantità di fluidi interstizialitra le particelle, determinano il grado di coesione11,quindi, le caratteristiche delle terre e il relativocomportamento. Appare evidente che per migliora-re le capacità di resistenza alle sollecitazioni ester-ne sui terreni si tenti di intervenire su i due aspettifondamentali: l’allontanamento degli agenti fluidi-ficanti e l’aumento della superficie di contatto tra lediverse parti costituenti il terreno.

Le costruzioni in terra - La costruzione in terra(definibile come: qualsiasi manufatto tridimensio-nale … comunque realizzato … che ha … comeconseguenza la trasformazione permanente delsuolo … e … che comporti una ben definita occu-pazione del terreno e dello spazio12) è difficilmentericonducibile a un’unica tipologia. La terra, cosìcome è stata definita (terra = tars), si presenterebbe

AGATHÓN 02 | 2017 - International Journal of Architecture, Art and Design | 55-60ISSN: 2464-9309 (print) - ISSN: 2532-683X (online) - DOI: 10.19229/2464-9309/272017

LA TERRA: NUOVE TECNICHE

PER UN VECCHIO MATERIALE

THE EARTH: NEW TECHNIQUES

FOR AN OLD MATERIAL

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come una sostanza secca, a grani sciolti o a frazio-ne polverulenta con cui non sarebbe possibile rea-lizzare altro se non cumuli con forme determinatedal solo angolo di attrito. In realtà la terra è stata dasempre impiegata nella realizzazione di abitazioni,sbarramenti, rilevati, argini e dighe, ecc. Per tuttequeste costruzioni il problema era come renderestabile e duraturo un materiale cosi incoerente. Lasoluzione è stata individuata attraverso due proce-dure: la inalterabilità delle condizioni d’esercizio eil miglioramento/stabilizzazione delle caratteristi-che tecniche. Per entrambe, nelle condizioni d’uti-lizzo possono essere elencate tutte quelle tecnicheed espedienti che forniscono adeguate garanzie,affinché le terre impiegate in una costruzione nonsubiscano variazioni tali da compromettere le pre-stazioni previste. Un semplice cumulo di terra in unsistema ambientale dinamico, nel quale infinitesono le sollecitazioni che possono apportare modi-ficazioni, subisce una serie di aggressioni di naturachimico-fisica e segue un processo di ricerca perl’equilibrio del sistema; perché resista nel tempo ènecessario che venga costruito e protetto con pro-cedure adeguate, che fanno riferimento a una tradi-zione secolare che in maniera empirica ha utilizza-to la terra in sostituzione di altri materiali.

L’impiego delle terre come materiale nelle costru-zioni tradizionali - Per millenni nelle aree in cuierano assenti o difficilmente reperibili materiali dipiù facile impiego, come il legno o i materiali lapi-dei, si è ripiegato sull’uso della terra nella realizza-zione di ricoveri e abitazioni. La terra, estratta al disotto dello strato più superficiale, in cui la presenzadi sostanze organiche provenienti dalla decomposi-zione di resti animali e vegetali la rende inadattaall’impiego per la realizzazione di sistemi costruiti,è utilizzata adottando tecniche come il pisè, l’ado-be, il bauge o il torchis13. Tutte queste tecniche, inpassato e in maniera empirica, non erano realizzatecon il solo aggregato in terra, ma questa era sempreassociata ad altri materiali per migliorarne le pro-prietà e correggere le caratteristiche, utilizzandoaddensanti (caseine, sterco di animali, ecc.) erinforzi (paglia, peli di animali, ecc.). Al contrario,nella realizzazione di costruzioni di grandi dimen-sioni come le piramidi di terra o nelle opere di for-tificazione la terra era utilizzata senza nessuna inte-grazione, ma comunque ne era curata la protezionesuperficiale per impedire che gli agenti atmosferici,in particolare la pioggia, penetrassero all’internodella realizzazione e ne alterassero le condizioni diequilibrio procurandone la rovina.

Tutte queste soluzioni descrivono modalitàd’uso della terra limitate a esempi ormai legati aspecifiche realtà geografiche distanti dalla nostrarealtà, anche se negli ultimi anni vi è un proliferare

della letteratura di settore in cui le costruzioni interra cruda, in particolare le residenze, vengonodescritte come soluzioni a basso impatto ambienta-le, enumerando parallelamente le ottime proprietàrelative alla coibentazione e relativo comfort igro-termico e, perfino, la resistenza alle azioni sismi-che; si dimenticano, però, le motivazioni per lequali le stesse tecniche sono diventate obsolete,dovendosi confrontare con i nuovi standard quali-tativi ai quali siamo abituati. Dando per scontata lanecessità di restaurare le costruzioni in terra cometestimonianza di un passato ci si chiede: quale futu-ro per le realizzazioni in terra? Di seguito, più cheindividuare una miscela o una tipologia di terrespecifiche utilizzabili, si vogliono individuarequelle tecniche e quelle applicazioni che, con unapproccio più scientifico e con nuove possibilità dicontrollo prestazionale, possono vedere un semprepiù ampio impiego della terra in costruzioni nondestinate alla residenza ma in modalità diverse.

Il concetto di terra, pertanto, si articola in spe-cificità relative all’impiego, dal momento che sivogliono individuarne le caratteristiche e le poten-zialità. Le diverse categorie di costruzioni in terravengono realizzate per assolvere funzioni disparate;sono, pertanto, diversi i requisiti richiesti: ad esem-pio, mentre per un rilevato stradale in terra è neces-sario garantirne la stabilità, per una diga o in unargine fluviale deve essere garantita la tenuta idrau-lica. Infatti, se per un rilevato stradale il cedimentoparziale può compromettere la sicurezza alla per-correnza, lo stesso fenomeno in una diga può esseretollerabile; al contrario la fessurazione della super-ficie impermeabile inaccettabile per la diga noncompromette la percorribilità della strada. Tutto ciòcomporta, in funzione delle soluzioni progettuali interra, una scelta tra le diverse tecniche per garantirel’inalterabilità in condizione d’esercizio o la stabi-lizzazione delle caratteristiche tecniche.

Tecniche di consolidamento delle terre e possibilirealizzazioni - Rendere inalterabili le condizionifisico-morfologiche di una costruzione in terra,ovvero conservarne o migliorarne la resistenzameccanica, necessita di una disamina circa lecause che possono modificare o trasformare lecondizioni programmate in sede progettuale. In unsistema ambientale, in continua trasformazione, ifenomeni che possono determinare delle alterazio-ni nelle costruzioni in terra sono individuabilinegli interventi di natura antropica o di organismiviventi, negli assestamenti tettonici e negli agentimeteo-climatici. In particolare, le cause dellamodificazione delle caratteristiche delle terreimpiegate per sistemi costruttivi sono ascrivibili,soprattutto, alle azioni di natura fisica, operate daagenti che con diverse modalità alterano l’equili-

brio tra i grani14 di diverse dimensioni che com-pongono la miscela. L’acqua fluidifica le miscelefacendo passare, ad esempio, le terre argillosedallo stato solido a quello plastico fino a quelloliquido; il passaggio da uno stato all’altro non èistantaneo, ma avviene gradualmente all’interno diun intervallo di valori del contenuto d’acqua, checomporta anche la modificazione del volume,incrementato in caso di gelività.

Per conservare la resistenza meccanica di unacostruzione in terra è necessario, quindi, preservar-la in modo che siano garantite le condizioni diimpermeabilità mediante protezioni superiori olaterali o con protezioni da imbibizione da risalita(rivestimento o inerbamento delle superfici esterne,ecc.). Una costruzione, solitamente, viene realizza-ta utilizzando tecniche di costipamento, scelte infunzione della frazione granulometrica della terra edelle prestazioni meccaniche richieste; il costipa-mento induce in genere un incremento di resistenzae di rigidezza. Per migliorare la resistenza meccani-ca possono essere adottate delle tecniche o prodottiche possono intervenire come stabilizzanti, o comerinforzo, e come armatura a diversi livelli di gran-dezze e classificabili in reversibili o irreversibili.

La stabilizzazione, tecnica con la quale si gene-rano forze di coesione tra le particelle, determina,generalmente, l’aumento del coefficiente d’attrito alivello microscopico; analoghi effetti possonodeterminarsi anche grazie a espedienti che inter-vengono a una scala maggiore. Il trattamento delleterre deve essere differenziato in relazione allacostruzione da realizzare, per cui sono necessariedelle indagini preliminari di laboratorio attraversole quali vengono determinati sia il tipo e le quantitàdi prodotti da adoperare, sia l’umidità residuaammissibile dopo il costipamento delle miscele.Comunemente i materiali impiegabili per la stabi-lizzazione in passato erano la caseina, l’olio dicotone e di cocco, la gomma arabica, il caucciù, ilbitume e altri come lo stesso sterco animale: eranomescolati intimamente nelle terre, mentre oggi queimateriali sono sostituiti con leganti aerei e/o idrau-lici. Le miscele sono realizzate in modo da modifi-carne le caratteristiche fisico-chimiche (granulome-tria, suscettività all’acqua, umidità) e meccaniche,così da renderle atte alla realizzazione di superfici,che dopo il costipamento siano resistenti ai carichistatici e dinamici e risultino altresì stabili all’azionedell’acqua ed eventualmente del gelo. Sono tratta-bili con calci le terre fini plastiche, le argille limosenon eccessivamente plastiche, le ghiaie argillosequando contengano una sufficiente frazione fina, leterre pozzolaniche ricche di silice amorfa.15

Nel caso di terre limo-argillose la calce aereapuò essere utilizzata esclusivamente per ridurrel’umidità che impedirebbe la loro compattazione;quindi, per migliorarne le caratteristiche meccani-che occorre utilizzare calci e cementi idraulici,portland o gesso. Modeste quantità di quest’ulti-mo, oltre a ridurre il ritiro in fase di essiccamento,incrementano le prestazioni meccaniche dellestrutture in terra16. Il gesso, come altri cementanti,non compromette la possibilità di riutilizzare laterra a fini agricoli alla fine della vita utile delmanufatto. Nuove miscele, composte da legantiaerei ed idraulici con inerti di elevata finezza,additivate con specifici addensanti, conferisconoalle terre un comportamento di tipo pseudo-plasti-co; sono gel particolarmente idonei per il consoli-damento di terreni poco coesivi o per l’impermea-

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Figg. 1a, 1b - Nastri metallici ancorati a ritentori.

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bilizzazione, mediante iniezioni in paratie. Con leterre stabilizzate è possibile costruire pavimenta-zioni per strade rurali, stradelli ecologici, percorsiin parchi, giardini, impianti sportivi, siti archeolo-gici, in luoghi di particolare valenza storica, pae-saggistica o ambientale; invece per la realizzazio-ne di pavimentazioni, la terra è miscelata a legantiintegrati da miscele di sali inorganici, esenti datossicità e nocività, a base di silicati, fosfati e car-bonati di sodio e potassio.

L’azione di questi componenti è anche quelladi porizzare le particelle di argilla presenti nel con-glomerato e rendere così la pavimentazione dre-nante. Di ordine diverso è l’impiego in edilizia, inpassato, quando venivano impiegate sabbie dicava con alte percentuali di argille che, rispetto aimateriali tecnicamente classificabili (sabbie lava-te) odierni, possedevano caratteristiche tecnicheminori, ma che restituivano agli intonaci un cro-matismo ambrato variegato, una ricchezza per illinguaggio architettonico tradizionale. La tecnicadel rinforzo strutturale delle terre prevede lamiscelazione di materiali fibrosi con il compito dilimitare la fessurazione, migliorare la coesione e laresistenza meccanica del materiale di base; lecostruzioni in terra fibro-rinforzata, con fibre pre-feribilmente di lunghezza variabile dai 4 ai 6 cm,presentano un minore ritiro durante l’essiccamen-to, un limitato rigonfiamento in caso di aumentodell’umidità e un incremento della resistenza a tra-zione. Una distribuzione disordinata o diffusadelle fibre all’interno della miscela migliora ilcomportamento della struttura: quando questa èsoggetta ad azioni orizzontali, se le fibre sonoorientate, se ne aumenta la capacità di sopportarele sollecitazioni di trazione e di flessione ortogo-nali al verso lungo cui sono disposte.

Le fibre di origine vegetale di uso più comunesono quelle ricavate dalla paglia, dalle ginestre,dal lino, dalla canapa, dalla iuta, così come quellederivate dal bambù e dal cocco. Le fibre naturalisono disponibili in grandi quantità, sono rinnova-bili, presentano una bassa densità e un costomodesto, nonché proprietà meccaniche tali da ren-derle interessanti per la realizzazione di terrefibro-rinforzate. Le fibre polimeriche, al contrariodi quelle di origine vegetale, che in ambienti umidisono soggette a marcescenza, sono invece partico-larmente stabili, anche se di difficile rimozionequando si vuole recuperare il terreno a destinazio-ne agricola. Un ulteriore livello d’intervento peraumentare la resistenza meccanica delle costruzio-ni in terra è rappresentato da tecniche diverse cheintervengono a una scala maggiore e possonoessere realizzate mediante armature longitudinali,superfici bidimensionali o da elementi tridimen-sionali di grosse dimensioni. Nella tecnica delleterre rinforzate in elementi discontinui, questisono posti ortogonalmente al versante di scorri-mento del paramento; sono utilizzate, soprattuttoin passato, travate in legno a essenza dura, fascina-te, canne, canapi, ecc.; attualmente oltre le tecni-che tradizionali sono impiegate armature metalli-che o sintetiche sotto forma di barre, tiranti, nastrimetallici con superfici goffrate per fornire unamaggiore aderenza alle terre utilizzate (Fig. 1).Nelle opere di sostegno sono sempre abbinate aelementi di contenimento (pannello in c.a., reti,ecc.) che costituiscono la parete a vista.

Le terre rinforzate con elementi continui pre-sentano inclusioni bidimensionali, sistemate nel

piano del rinforzo, realizzate mediante: elementiincrociati e legati di materiali lignei, intrecciati dijuta, reti metalliche, geogriglie mono-orientate,tessuti in geosintetici flessibili e inestensibili (soli-tamente fibra di vetro accoppiate a un geotessile,ecc.), sistemate in piani sovrapposti e assemblate inmodo da formare una struttura tessuta, aperta edeformabile, in grado di adattarsi al terreno su cuivengono posate; esse emergono dalle costruzioni interra, fino a coprirne i versanti esposti, e fungonoda sostegno allo strato inerbato antierosione (Figg.2, 3). Queste tecniche sono impiegate per il conso-lidamento e la messa in sicurezza di versanti infrana, pareti rocciose, argini e corsi d’acqua, eanche per consolidare cunette stradali e regimenta-re lo scorrimento delle acque superficiali. Le strut-ture tridimensionali, che intervengono nel contene-re le terre in geometrie altrimenti impossibili, supe-riori al loro angolo di attrito, sono realizzate conelementi spaziali come cassoni, gabbioni metallici,telai prefabbricati in c.a., oppure fanno uso di bloc-chi più o meno regolari con superfici ruvide, tenacie altamente igroscopiche, dove le terre frapposte inquantità ridotte assolvono funzioni sussidiarie,impedendone lo scivolamento relativo (Figg. 4-6).

Nelle stesse costruzioni rurali (depositi, stallee abitazioni) con muratura in pietra, molto spessola malta era stata sostituita dall’impiego di terrasolo a volte integrata da una modesta quantità dicalce come stabilizzante; eppure questi paramentimurari, anche se di modeste dimensioni, sopporta-vano i notevoli carichi dei diversi livelli e dellecoperture17. Analogamente, nei muri di conteni-mento a secco, le pietre erano semplicementesovrapposte nella parte esterna, mentre all’internoerano cementati con terra. Questa tecnica era uti-lizzata per realizzare il massimo sfruttamentodella superficie coltivabile, per cui il muro di con-tenimento era verticale o prossimo a esserlo; oggi,che la necessaria manutenzione è di difficile pro-posizione, è ipotizzabile utilizzare delle tecnichemiste, dove i muri di sostegno o di recinzione delleproprietà, in aree a forte vocazione naturalistica,sono sostituiti da declivi in terra misti a pietramearmati con fascinate e inerbati, diventando con-temporaneamente corridoi ecologici (Figg. 7-9).

Conclusioni - Tutte le tecniche descritte vanno,comunque, classificate rispetto al potenzialeimpatto sull’ambiente; in particolare, di esse sonoda valutare il grado di reversibilità e il livello dirilascio di inquinanti. Le soluzioni reversibili sonoquelle che permettono di riequilibrare, natural-mente o artificialmente, le alterazioni chimico-

fisiche indotte nell’area d’intervento. Tutti i mate-riali impiegati nella stabilizzazione o nel rinforzodebbono poter essere rimossi quando le costruzio-ni vengono dismesse, ma ciò dipende dalla lorodimensione o dal grado di legame stabilito con leterre. I materiali che hanno subìto un processo dimiscelazione intimo, tale da rendere difficile l’e-ventuale recupero, se non addirittura impensabile,non devono rilasciare sostanze tossiche o inqui-nanti; i prodotti impiegati, infatti, tendono neltempo ad alterare la propria struttura originaria,per effetto dell’aggressione di sostanze chimiche osemplicemente erosi da sollecitazioni meccaniche.I prodotti finali di degradazione, sia organici cheinorganici, rimangono disciolti nel terreno, ren-dendo impossibile l’eventuale operazione di recu-pero dei materiali e difficile la bonifica delle aree.

Alcune soluzioni, infatti, vengono consideratereversibili perché, ad esempio, è sufficiente l’im-piego di acqua per solubilizzare lo stabilizzante operché i materiali impiegati (legno, fascinate, fibrevegetali) sono facilmente marcescibili, dimenti-cando che una frazione dei prodotti di degradazio-ne può venire lisciviata dalle acque meteoriche etrasportata nelle falde acquifere sotto forma di per-colati; in soluzioni irreversibili, il coesivo che nonpuò essere recuperato (i cementanti, il gel, ecc.) oad esempio i prodotti ceramici, come le fibre divetro di alcune georeti, i lapidei o i conglomerati,sono da considerarsi sufficientemente inerti, epoco inquinanti. Analogamente i materiali di sinte-si, con struttura chimica non assimilabile a quelladi composti naturali, sono solo parzialmente bio-degradabili, pertanto soggetti ad essere biodeterio-rati18, ma i loro tempi di degradazione sono lun-ghi, quindi, in normali condizioni sono sufficien-temente stabili e poco inquinanti. Alla luce di taliriflessioni si delinea un quadro di possibili appli-cazioni delle tecniche di stabilizzazione di cui sianoto, o ipotizzabile, l’impatto ambientale e lareversibilità dell’intervento, avvalorando l’ipotesiche si possano ottenere efficaci risultati con mode-sto impiego di risorse e nel rispetto della culturadei luoghi e dell’equilibrio ambientale.

ENGLISHThe growing need to protect the environment hasled to a series of reflections on the role of lowenvironmental impact techniques and processes;of these, they have certainly gained a significantplace those studies of earth -based realization1

Against the widespread use in some regions andthe renewed interest in this practice which has ledto the realization of numerous examples of new

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Figg. 2a e 2b - Intrecciati di juta con ancoraggi in legno.

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architectures, our objective is shifted, in particu-lar, to the applications and the infinite realiza-tions with the use of the earth. The wide literaturethat over the last few years has rediscovered thetechnique of the realization of raw earth refersmainly to the achievements, which are preservedonly in very limited realities of our country, oftenignoring the study of the many works that in thepast employed the raw earth with diversifiedtechniques. Considering that the techniques usedto construct raw earth-based construction sys-tems are specific and acceptable only in certaingeographic areas, and rarely to our latitudes, wewant to focus on all the possible applicationsthat, by using the earth and specific techniques,allow new realizations.

Structure and characteristics of the earths - Tocharacterize the field of study, it is necessary todefine the terminology and the characteristic of theterm earth that comes from the Latin root: tars (tobe dry, to dry) and acquires a wider sense of drymatter of which is composed much of the surfacecrust of the planet2. The earth can therefore bedefined as a mixture of different elements, whosecomposition depends on the area and its relatedorogenic factors. The orogeny of the lands is, inmost cases3, due to the physical-chemical4 break-down of the rocks. The resulting fragments of rockand minerals of various dimensions and shapes5are transported and deposited6 to form aggregatesof particles forming the structure of the earth.

In all the works in which earth is used for engi-neering purposes, the determination of the physicalcharacteristics is fundamental to allow choicesbased on the behavioral prediction. In particular,these properties must be indicative and measurableby standard procedures independent of the specificconditions of use. The used classification systemsare different and are characterized by the differentparameters of the distinctive elements of the vari-ous types and they relate mainly to the mineralog-ical composition and the particle size. The exami-nation of the average diameter of the particlesforming an earth defines the granulometry thatcharacterizes the contact surface between the dif-ferent particles7 and their roughness8 by determin-ing the angle (friction angle) of the sliding surfaceof the terrain. Between soil particles there areinterstitial gaps in which the presence of gases orfluids results in mechanical (mass or volumeforces) and chemical (surface forces) interactions.The first derive from earthly gravity whereas thelatter are essentially bound to the geometry of thegranules, or to the surface referred to the massunit, which is defined as specific surface.9

On the outer surface of each granule, thereare, in fact, electrical charges that lead to inter-acting with other granules and interstitialwater10. Thus, if the outer surface is small com-pared to the mass, the surface actions are alsomodest and therefore prevail mechanical interac-tions (in this case it is referred to as ‘inert’ gran-ules), if the surface is large, also the surfaceactions, and thus chemical interactions canbecome important, even more important than thevolume ones (in this case, we speak of ‘active’granules). These parameters combined with thehomogeneity of the mixture, the mechanicaland/or chemical type interactions and, finally, theamount of interstitial fluid between the particles

determine the degree of cohesion11, therefore, thecharacteristics of the soil and its behavior. It isevident that to improve the resistance to externalstress on the earth, it attempts to intervene on thetwo fundamental aspects: the removal of the fluidagents and the increase of the contact surfacebetween the different parts forming the terrain.

The earth construction - The earth construction(definable as: any three-dimensional artifact ...anyway realized ... which has ... as a result the per-manent transformation of the soil ... and ... whichinvolves a well-defined occupation of land andspace12) is hardly attributable to a single typology.The earth, as it has been defined (earth = tars),would appear as a dry substance, loose grain orpowdered fraction, with which it would be not pos-sible to achieve other than heap with forms deter-mined by only the friction angle. In fact, the earthhas always been used for the realization ofdwellings, barriers, excavations, banks and dams,etc. For all these constructions, the problem ishow to make durable and stable a so inconsistentmaterial. The problem has always been resolvedthrough two procedures; the unalterably of theoperating condition and the improvement / stabi-lization of the technical characteristics.

For both, under the conditions of use, all thetechnical and expedient techniques can be listedthat provide adequate guarantees that the earthused in a work do not undergo any variations thatcould compromise the intended performance. Asimple cumulus of earth in a dynamic environmen-tal system, where stresses are infinite that canmake modifications, undergoes a series of chemi-cal-physical aggressions according to a balance-finding process of the system; in order to resistsover time, it is necessary to come built and pro-tected by appropriate procedures; these refer to asecular tradition that empirically used the earth toreplace other materials.

The use of earth as material in traditional con-structions - For millennia in areas where easy-to-use materials were absent or difficult to find, suchas wood or stone materials, they landed on earthuse in the construction of shelter and housing.The earth extracted below the superficial layer, inwhich the presence of organic substances from thedecomposition of animal and vegetable remainsmakes it unfitting for the constructed systems, isused by adopting techniques such as pisè, adobethe bumper or the torchis13. All these techniques,in the past and in an empirical way, were notmade with the only terrain but this was alwaysassociated with other materials to improve its

properties and to correct the characteristics byusing thickeners (casein, dung, etc.) and rein-forcements (straw, animal hair, etc.).

Conversely, in the construction of large build-ings such as the earth pyramids or fortificationworks, the terrain was used without any integra-tion, but in any case, the surface protection wastreated to prevent weather agents, in particularrain, from penetrating within the realization andaltering its equilibrium conditions to cause itsruin. All of these solutions describe ways of earthuse limited to examples now linked to specific geo-graphic realities that are far from our reality,although in recent years there is a proliferation ofliterature in which raw earth constructions, inparticular residences, are described as low envi-ronmental impact solutions, encompassing in par-allel the excellent properties of insulation and itshygrothermal comfort, and even the resistance toseismic actions; however, are forgotten the rea-sons why the same techniques have become obso-lete by comparing with the new qualitative stan-dards we are accustomed to. Taking on the neces-sity of restoring buildings on earth as a testimonyof the past, one wonders: what future is to beaccomplished on earth? Below, rather than identi-fying a mix or type of usable terrain, we want toidentify those techniques and applications that,with a more scientific approach and with new per-formance control possibilities, can allow an everwider use of earth in buildings not destined tohousing but for different uses.

The concept of land, therefore, is articulatedin specifics relating to pourpose; since they wantto identify their features and potentialities. Thedifferent categories of earth construction are real-ized to perform different functions; therefore, thereare several requirements: for example, while for agrounded road surface it is necessary to ensure itsstability, for a dam or river bank a hydraulic sealmust be guaranteed. In fact, if a partial road fail-ure can compromise road security, the same phe-nomenon in a dam can be tolerated; on the con-trary, cracking of the waterproof surface is unac-ceptable to the dam but does not compromise thepath of the road. All this involves the choice of dif-ferent techniques depending on the design of theearth work to guarantee the unalterability of theworking condition or the stabilization of the tech-nical characteristics.

Earth consolidation techniques and possible reali-zations - Making unalterable the physical-mor-phological conditions of an earth building, ie pre-serving or improving its mechanical strength,requires consideration of the causes that can

Fig. 3 - Geogriglia. Fig. 4 - Massi di grosse dimensioni.

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modify or transform the planned conditions at thedesign stage. In an environmental system, in con-tinuous process of transformation, those phenom-ena that can lead to alterations in earth construc-tions derive from man’s action or living organ-isms, tectonic settlements and weather agents. Inparticular, the causes of the modification of thecharacteristics of the terrains used for construc-tion systems can be attributed, above all, to theactions of physical nature which, in different ways,alter the balance between grains14 of differentsizes that make up the mixture. Water fluidizes theblends by passing clay soils from solid state toplastic to liquid, the transition from one state toanother is not instant, but gradually takes placewithin a range of values of water content, whichalso results in volume modification, increasedwhen frozen. To maintain the mechanical strengthof a earth construction, it is therefore necessary topreserve it so that the waterproofing conditionsare guaranteed by means of upper or lateral pro-tections or with suction damping protections (cov-ering or grassing of the outer surfaces, ...). A con-struction is usually made using constipation tech-niques chosen according to the granulometry ofthe earth and the required mechanical perform-ance. Constipation generally induces an increasein strength and stiffness. To improve mechanicalstrength, techniques or products can be used thatcan act as stabilizers or as reinforcement andarmor at different levels of magnitude and can beclassified as reversible or irreversible.

The stabilization, a technique by which cohe-sion forces are generated between the particles,generally results in an increase in the coefficient offriction at the microscopic level; similar effects canalso be caused by expedients involving a largerscale. Earth treatment needs to be differentiated inrelation to the construction to be carried out, there-fore preliminary laboratory tests are necessarythrough which determine the type and quantities ofproducts to be used and the residual moisture per-missible after the constipation of the blends.Commonly used materials for stabilization in thepast were casein, cotton and coconut oil, arabicgum, rubber, bitumen and others as the same ani-mal dung; were intimately mixed in the terrainsand today they are replaced with air and / orhydraulic binders. The blends are realized to mod-ify their physico-chemical characteristics (granu-lometry, water susceptibility, moisture) andmechanical properties so that they can make sur-faces that, after constipation, are resistant to staticand dynamic loads and are also stable to the actionof water and possibly frost. Lime can be used totreat fine plastic earths, non-excessive limestone

clay, clayey gravels with sufficient fine fraction,rich silica amorphous pozzolanic lands.15

In the case of limestone-clay terrains the aeri-al lime can only be used to reduce the humiditythat would prevent its compacting, so to improveits mechanical characteristics it is necessary touse lime and hydraulic cement, portland or plas-ter. A modest amount of this latter, in addition toreducing the retrieval during drying, increases themechanical performance of the earth structures16.Plaster, like other cementing materials, does notcompromise the possibility of re-utilizing land foragricultural purposes at the end of the useful lifeof the product. New blends, made up of air andhydraulic binders with high-quality inert, areadded with specific thickeners giving to the eartha pseudo-plastic behavior. They are particularlysuitable for the consolidation of incoherent soil orwaterproofing by injecting into bulkheads. Withstabilized earth, it is possible to build pavementsfor rural roads, ecological roads, parks, gardens,sports facilities, archaeological sites, places ofparticular historical, landscape or environmentalimportance. For the realization of flooring, theearth is mixed with binders integrated with inor-ganic salts free from toxicity and noxiousness,based on sodium and potassium silicate, phos-phate and carbonate. The action of these compo-nents is also to make porous the clay particles inthe conglomerate and thus make the floor drain-ing. During the past, in building the clay sandswith high percentages of clay, were used in a dif-ferent way; these sands, compared to modernmaterials (washed sand) possessed minor techni-cal characteristics but returned to the plaster avaried amber coloration, a wealth for traditionalarchitectural language.

The technique of structural reinforcement ofearths involves the mixing of fibrous materialswith the aim of limiting cracking, improving cohe-sion and mechanical strength of the base material.Fiber-reinforced earth constructions with fiberspreferably of 4 to 6 cm in length have a slightshrinkage during drying, a limited swelling incase of increased humidity and increase of tensilestrength. Disordered or widespread distributionof fibers within the blend improves the behaviorof the structure when it is subject to horizontalactions, increases the ability to withstand orthog-onal tensile and flexural stresses along theirdirection. The most commonly used vegetablefibers are those obtained from straw, broom, flax,hemp, jute, as well as those derived from bambooand coconut. Natural fibers are available in largequantities, they are renewable, have a low densityand a modest cost, as well as mechanical proper-

ties that make them interesting for the realizationof fiber-reinforced earths.

Polymeric fibers, unlike those of vegetableorigin that in wet environments are subject to rot,are, however, particularly stable although difficultto remove when they want to recover the land foragricultural purposes. A further level of interven-tion to increase the mechanical strength of earthworks is represented by different techniques thatintervene at a larger scale and can be realized bylongitudinal reinforcement, two-dimensional sur-faces or large-dimensioned three-dimensional ele-ments. In the technique of reinforced terrain indiscontinuous elements these are placed orthogo-nal to the slope of the surface; especially in thepast were used hardwoods crossbeams, rods,canes, hemp, etc.; nowadays, over traditionaltechniques, metal or synthetic armatures are usedin the form of bars, tie rods, metal ribbons withembossed surfaces to provide greater adhesion toused terrain (Fig. 1). In supporting works, they arealways matched to containment elements (panel innets, etc.) that make up the external wall.

Terrains reinforced with continuous elements,have two-dimensional inclusions, arranged in thereinforcement plane, made of: cross-linked woodenelements, intersected with pieces of jute, metalmesh, mono-orientated geogrids, flexible and inex-tensible geosynthetic fabrics (usually glass fibercoupled to a geotextile, etc. (Figg. 2, 3), arrangedin overlapping planes so that to form a woven,open and deformable structure, capable of adapt-ing to the soil on which they are laid, they emergefrom earthwork up to cover the exposed sides,serve as a support for the anti-erosion grassy layer.These techniques are used for the consolidationand safety of sloping slopes, rocky walls, streamsand watercourses, and also to consolidate road-blocks and regulate the flow of surface water.

The three-dimensional structures that collabo-rate in containing the terrains in artificial geome-tries, above their friction angle, are realized withspace elements such as boxes, metal gaps, prefab-ricated frames in ca, or using more or less regularblocks with rough surfaces, tensile and highlyhygroscopic, where the terrains spaced in smallquantities carry out subsidiary functions prevent-ing its relative sliding (Figg. 4-6). In the ruralbuildings, warehouses, stables, and even stone-masonry dwellings, the plaster very often had beenreplaced by earth only, at least integrated with alittle amount of lime as stabilizer, yet these walledges, albeit of modest in size, withstand the con-siderable loads of different levels and covers.17

Similarly, in the dry containment walls the

Figg. 5, 6 - Gabbioni metallici e telai prefabbricati in cemento armato.

Fig. 7 - Muro di contenimento con il solo paramento ester-no in pietra a secco, posteriormente legato con la terra.

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dove rocce di solfato di calcio, arse con foglie di palma,erano miscelate alla terra per realizzare mattoni destina-ti alla realizzazione di abitazioni. Cfr. Ben Ali, F. et Alii(2012), “The galeb of southern Tunisia: from traditionto innovation”, in De Joanna, P., Francese, D., Passaro,A., Sustainable mediterranean construction: sustaina-ble environment in the Mediterranean region: from hou-sing to urban and land scale construction, FrancoAngeli, Milano.17) Dal campionamento operato su alcune costruzione inpietra nel Cilento, sulle quali si voleva intervenire peraumentare la resistenza delle malte presenti mediantel’imbibizione di latte di calce, è emerso che le muratureerano cementate con malte in cui la quantità di legante eraassolutamente irrilevante. Lo studio è illustrato in:Passaro, A. et Alii (2012), ‘Indagini conoscitive per la dia-gnostica e per le ipotesi d’intervento per il consolidamentodelle malte nelle costruzioni rurali’, in Catalano, A., Il cal-cestruzzo per l’edilizia del nuovo millennio. progetto etecnologia per il costruito, La Regione, Campobasso. 18) Il biodeterioramento è l’attacco parziale dovutoall’azione dei microrganismi o agli agenti biochimici,che apportano solo modifiche strutturali limitate (perdi-ta di resistenza, flessibilità, opacità, conducibilità), eche rendono le plastiche inadeguate all’uso per il qualesono destinate.

REFERENCES

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* ANTONIO PASSARO, architetto, è Ricercatore SSDICAR 12 presso il Dipartimento di Architetturadell’Università di Napoli Federico II. Tel. +39(0)81/25.38.417. E-mail: passaro@unina.it.

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fenomeni di erosione degli agenti meteorologici (pioggia,vento, ecc.) o all’azione combinata di questi con fattoritermici (passaggi di stato delle acque). I processi di natu-ra chimica si verificano attraverso fenomeni di ossidazio-ne-riduzione che disciolgono le rocce in frazioni minute. 5) Se si prende un grammo di sabbia e si sviluppano tuttele superfici esterne dei grani in esso contenuti, otteniamoche il valore della superficie specifica è dell’ordine di10-3÷10-4 m2; se invece si prende un grammo di argilla,la somma delle aree laterali di tutti gli elementi solidi chequesto contiene può essere dell’ordine di 800m2. È danotare che la superficie specifica di un certo materialedipende dalla forma e dalle dimensioni delle particelle;la conseguenza di ciò è che nei materiali come le sabbiel’interazione tra i granuli è esclusivamente di tipo mec-canico, mentre nelle argille le azioni sono quasi esclusi-vamente di tipo chimico-fisico.6) Durante la fase di trasporto e successivo deposito pos-sono subire ulteriori processi di disgregazione meccanicao di alterazione chimica. I soli processi fisici non altera-no le caratteristiche delle terre, che saranno analoghe allerocce di origine; se avvengono, invece, trasformazioni dinatura chimica si formano miscugli di diversi materialicon proprietà specifiche.7) Si possono distinguere: terre a grana grossa con parti-celle sferiche (ghiaie e sabbie) o a grana fine con parti-celle appiattite o lamellari (limi e argille).8) La scabrezza è individuate da una costante chiamatacoefficiente di attrito.9) Analizzando nel dettaglio le caratteristiche delle duegrandi categorie di terreni, si può affermare che quelli agrana grossa sono generalmente costituiti da frammentidi roccia o, nel caso delle particelle più piccole, da sin-goli minerali o da frammenti di minerali (minerali suffi-cientemente resistenti e stabili dal punto di vista chimi-co; ad esempio quarzo, feldspati, mica, ecc.). I materialimeno resistenti danno origine a terreni con grani piùarrotondati, quelli più resistenti a granuli più irregolari.10) In geologia, uno dei criteri di classificazione dellerocce è dato dall’intensità del legame esistente tra i varicomponenti costituenti, suddividendole in due grandi rag-gruppamenti: rocce lapidee e rocce sciolte; quelle lapideeimmerse in acqua si conservano inalterate, le rocce sciolte,invece, si disgregano in frammenti o polveri sottili.11) Le rocce sciolte vengono divise, in base al grado dicoesione, in terreni coerenti, con coesione diversa dazero (es. l’argilla) e terreni incoerenti con coesione paria zero (es. la sabbia). 12) La sentenza Cass. Sez. III n. 5624 del 14 febbraio2012 fornisce un’interessante lettura e interpretazione deltermine costruzione …(art. 3, lett. e), del DPR 380/01)con indicazione di carattere residuale comprendente tuttiquegli interventi di trasformazione urbanistica ed ediliziadel territorio non rientranti nelle categorie della manuten-zione, del restauro o del risanamento conservativo chehanno, come conseguenza, la trasformazione permanentedel suolo inedificato. Costituisce, pertanto, ‘costruzione’in senso tecnico-giuridico qualsiasi manufatto tridimen-sionale, comunque realizzato, che comporti una ben defi-nita occupazione del terreno e dello spazio aereo.13) Sono le due tecniche di realizzazione delle muraturein terra: il pisè prevede l’impiego della terra umida com-pressa a strati successivi nelle cassaforme dalle dimen-sioni del muro da costruire; l’adobe è la realizzazionedella muratura mediante la sovrapposizione di blocchi(cementati con l’argilla) essiccati al sole di un miscugliodi terra e fibre vegetali; con il bauge si erige una mura-ture portante mediante un impasto denso di terra e paglia,che viene sovrapposto e modellato senza cassaforma, lasuperficie viene poi parificata e raddrizzata tagliandoeventuali parti in eccesso; con il torchis l’impasto plasti-co di terra e paglia è utilizzato per rivestire una griglia inlegno o in bambù, fissata a una struttura portante e suc-cessivamente lisciata o rigata nella superficie.14) Cfr. la nota 5.15) Nelle costruzioni antiche romane si ottenevano malteidrauliche grazie all’impiego di sabbie pozzolanichemiscelate a calce aerea.16) La tecnica di impiegare il gesso come stabilizzanteè utilizzata da millenni in alcune aree della Tunisia,

stones were simply superimposed on the outsideedge while inside were cemented with earth. Thistechnique was used to realize the maximumexploitation of the cultivable surface, so the con-tainment wall was vertical or close to it, nowadaysthe necessary maintenance is difficult to guaran-tee, it is conceivable to use mixed techniques wherethe supporting or fence walls of the properties, inareas with a strong naturalistic vocation, arereplaced by earthy slopes mixed with stone, rein-forced by fagots and grassy, becoming at the sametime ecological corridors (Figg. 7-9).

Conclusions - All described techniques are, howev-er, classified with respect to the potential impact onthe environment, in particular, the degree ofreversibility and the level of release of pollutants.Reversible solutions are those that allow to rebal-ance, naturally or artificially, the chemical-physi-cal alterations induced in the intervention area. Allthe materials used in stabilization or reinforcementmust be able to be removed when the constructionsare dismantled, but this depends on their size ordegree of bonding with the land. Materials thathave undergone an intimate mixing process, mak-ing it difficult to recover, if not unthinkable, they donot have to release toxic or polluting substances. Infact, the used products tend to alter their originalstructure over time as a result of the aggression ofchemicals or simply erosion by mechanical stress-es. The final degradation of products, both organicand inorganic, remain dissolved in the soil, makingit impossible to recover material and difficult toreclaim the areas.

Some solutions are considered reversiblebecause, for example, it is sufficient to use waterto dissolve the stabilizer or because the used mate-rials (wood, fagots, vegetable fibers) are easilyrotting, forgetting that a fraction of degradationproducts can be leached out of the muddy watersand transported in the form of percolated water inthe aquifers, while in irreversible solutions thecohesive which cannot be reclimed (cementitizers,gels, etc.) or, for example, ceramic products suchas glass fibers of some geo-meshes, stone walls,conglomerates, are to be considered sufficientlyinert, and not polluting. Similarly, synthetic mate-rials, with chemical structure, different from thatof natural compounds, are only partiallybiodegradable, therefore subject to only disperse-ing18, therefore, because of their long degradationtimes, in normal conditions, they are sufficientlystable and low pollutant. In the light of thesereflections, a framework of possible applicationsof the stabilization techniques, whose environmen-tal impact and reversibility are known or conceiv-able, validates the hypothesis that effective resultscan be obtained with modest use of resources andrespecting the culture of the places and the bal-ance of the environment.

NOTES

1) Nella individuazione delle tecniche costruttive in terrasolitamente si associa l’attributo ‘cruda’ per distinguere lerealizzazioni in laterizi che sono in ‘terracotta’.2) In geologia, la terra è la parte superficiale, esternadella crosta terrestre, ricoperta da minerali friabili.3) Sono da escludere tutte le frazioni minute derivantidall’attività vulcanica, come le pozzolane, le ceneri. ecc.4) I processi di natura fisico-meccanica sono legati a

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