Traslucido e concreto - un excursus sul cemento trasparente

Tratto da:

III CONGRESSO INTERNAZIONALE
CONCRETE2014
Progetto e tecnologia per il costruito
tra XX e XXI secolo
Termoli – 25 e 26 settembre 2014

La conoscenza alimenta il dubbio.
Questo assunto, che da sempre ha consentito sia l’avanzamento tecnologico sia la consapevolezza scientifica, si è manifestato in tutta la sua veridicità nel nostro primo approccio ai calcestruzzi translucidi.

La prima analisi condotta ha evidenziato il fascino “intrinseco” dei prodotti brevettati negli ultimi dieci anni (Pixel Panels, Litracon, I.Ligh, Luccon) e quello “aggiunto” dai, peraltro rari, progetti spesso paradigmatici e dimostrativi, che hanno fatto uso dell’uno o dell’altro brevetto. Dalla fascinazione al dubbio il passo è stato, se non breve, obbligato, all’insegna di un atteggiamento ingegneristico che ci ha spinte ad indagare personalmente le proprietà tecniche, le prestazioni dichiarate e quelle taciute, le potenzialità manifeste, quelle ancora inespresse e le criticità sinora nascoste, costo compreso.

E’ proprio il desiderio di procedere nella conoscenza di questi prodotti “fantastici” quanto, ancora, “imponderabili” che il nostro saggio cerca di soddisfare.

Il fascino della trasparenza “tettonica”
Quando un nuovo materiale si affaccia sul mercato sorgono spontanee alcune domande, in genere differenziate in base alle attività e agli interessi di colui che se le pone.

Alcune più propriamente tecniche e logiche, inerenti le caratteristiche fisicomeccaniche e le capacità prestazionali - dal peso alla durezza, dalla conducibilità termica alla durevolezza, dalla resistenza al fuoco alla lavorabilità in cantiere (l’elenco potrebbe essere davvero lunghissimo) - altre decisamente tecnologiche, più legate alle modalità di produzione, alle materie prime impiegate, alla composizione chimica, alle modalità di smaltimento. Alle prime, che si potrebbero riassumere sotto l’unica espressione “come si comporta?”, si finisce per dare quasi sempre risposte precise, poiché riguardano aspetti e parametri misurabili, spesso addirittura “normati”, che vengono a far parte di una scheda tecnica alla quale è affidato sia il ruolo di descrivere correttamente il prodotto, sia quello di renderlo appetibile al mercato dei potenziali utilizzatori; le seconde, che in breve riguardano “come è fatto?”, sono per molti di minore interesse e qualche volta risultano coperte da veri e propri segreti, che stimolano persino operazioni di spionaggio industriale, o – come spesso è avvenuto nel passato – sono avvolte
da leggende più o meno attendibili.

Ma la domanda più importante che ciascuno si pone indipendentemente dalla professione e dalle inclinazioni culturali è un’altra, riassumibile in “come mai?”, seguita talvolta – nella mente delle persone di solito più conservatrici o più diffidenti o semplicemente meno sognatrici – dalla più scoraggiante “ma ce n’era bisogno?”, sulla cui vacuità avremo modo di tornare più avanti.

“Come mai”, ovvero “perché”, nasca un nuovo materiale o un nuovo prodotto è cosa difficile da spiegare, poiché le motivazioni, le cause, gli input possono essere molti, differenziati, imprevedibili e, perché no, anche casuali. Forse sarebbe preferibile, una volta che quel materiale o quel prodotto sia arrivato sul mercato, chiedersi “come possiamo utilizzarlo”, cosa possiamo fare ricorrendo a questa “novità” che fino a ieri non avevamo?

Ecco dunque, a nostro avviso, l’approccio più corretto che progettisti e costruttori dovrebbero avere nei confronti di quanto denominato forse impropriamente “cemento trasparente”, più correttamente “calcestruzzo traslucido”, magari facendosi guidare dall’analisi del già fatto ma al tempo stesso sognando di diventare ideatori di ulteriori e più promettenti utilizzi.

D’altronde, come dimostra la storia di ogni innovazione, questa sfida, dettata da curiosità o convenienza, voglia di osare e di distinguersi, è da sempre il propulsore dello sviluppo. Cercheremo pertanto di dare risposte alle prime due domande – ovviamente auspicando che la conoscenza sia uno stimolo per sperimentare nuove vie – per giungere a una riflessione sulla più azzardata e misteriosa “come mai?”

Monoliticità, plasticità, tettonica sono stati i fattori che hanno fatto, al suo apparire, la fortuna del calcestruzzo di cemento armato: aveva connessioni rigide capaci di garantire una resistenza a qualsiasi azione verticale e orizzontale ma nel contempo alimentava la fantasia dei progettisti per un linguaggio organico o razionalista ma sempre ardito, libero da vincoli apparenti, capace di sfidare “qualsiasi” luce e forma, e tutto ciò mantenendo un radicamento al suolo, una gravità che insieme alla monumentalità diveniva garanzia di stabilità. Attraversando un secolo di storia dell’architettura moderna da Le Corbusier a Wright, da Niemeyer a Saarinen, da Candela a Nervi, possiamo trovare concettualizzazioni assai diverse ma sempre improntate e riconducibili a quei connotati. Mai alle loro opere sono stati associati valori di trasparenza, leggerezza, smaterializzazione, mai il calcestruzzo ha dismesso concretezza, stabilità e, pur quando con forme organiche, un’iterazione
geometrica riconducibile alle esigenze imposte dal procedimento costruttivo.

Quella di destrutturarne il senso, di attribuire al materiale caratteri percettivi correlati alla luce, alla trasparenza, alla leggerezza è storia recente e trova risposte sperimentali in alcuni prodotti brevettati, ai quali approdare con aspettative elevate tanto quanto le problematiche che la loro applicazione solleva non appena li si passa al vaglio di un portato normativo sempre più stringente, nonché di valutazioni economiche non eludibili.

L’esordio è forse casuale, improntato a un mix design orientato alla determinazione della giusta miscela di un glass reinforced fiber concrete. L’aggiunta di fibre di vetro e la determinazione di spessori esigui hanno svelato un percorso possibile per ottenere un calcestruzzo traslucido. Da qui i diversi tentativi dislocati geograficamente ma concentrati in poco più di un decennio che, con risultati differenti, hanno inaugurato il capitolo dei translucent concrete nei cataloghi di materiali innovativi.
Will Witting, presso l’Università di Detroit Mercy, è stato il primo a comprendere l’appeal di questa sperimentazione formulando una miscela di cemento Portland bianco, marmo di Carrara o alabastro e fibre di vetro corte per un pannello di 2,5
mm particolarmente permeabile alla luce ma che si è rivelato subito non sufficientemente resistente a pioggia e vento. I tentativi di ottimizzare il prodotto hanno tuttavia generato solo qualche campione, nessuno dei quali ha avuto applicazioni pratiche.

Più promettenti si sono rivelati quattro marchi, ormai entrati se non in un circuito commerciale certamente in una élite ristretta di progettisti e nella fantasia di molti; una concezione di prototipi che evoca luce e trasparenza già nella scelta del nome commerciale: Pixel Panels, LiTraCon® (Light Trasmitting Concrete®), I.Light Shangai e Luccon®.

Sviluppati in contesti di ricerca diversi - aziende, università, progettisti – con varia dislocazione geografica – Messico, Ungheria, Italia, Austria - sono caratterizzati da una finalità comune, quella di far penetrare la luce attraverso lastre o blocchi in calcestruzzo, di dissolverne l’opacità rendendoli traslucidi o parzialmente trasparenti, per costituire sistemi strutturali o d’involucro.

I Pixel Panels sono l’esito di un percorso di sperimentazione condotto a partire dal 1999 da Bill Price, presso l’Università di Houston. Gli studi e i test fatti sono stati effettuati per la Concert Hall di Porto. La volontà dello studioso era quella di  trasferire il ciclo di produzione tradizionale del calcestruzzo armato al nuovo composito immaginato. Quindi ipotizzando un getto in opera, la miscela sperimentata sostituiva aggregati tradizionali con frammenti di plastica (o di vetro), il cemento con leganti organici permeabili alla luce e l’armatura metallica con aste di policarbonato o kevlar. L’idea di coniugare una miscela inusuale con il cantiere tipico del calcestruzzo si è rivelata non vincente e spiega perché si sia poi optato per la realizzazione di pannelli prefabbricati, che tuttavia non sono divenuti ancora un prodotto commerciale.

Il LiTraCon®, sviluppato in Ungheria nel 2001 dall’architetto Áron Losonczi a Csongràd, ottiene l’effetto traslucido diffondendo nella miscela del calcestruzzo il 5% in volume di fibre ottiche di vetro (diametro da 30 a 100 micrometri), o di plastica (da 0,5 a 2,5 mm) aventi funzione di inerte con tre diverse possibili distribuzioni (random, ordinate o a forma di logo) capaci di veicolare la luce attraverso lo spessore dell’elemento prodotto: dal piccolo mattone alla grande lastra.

Poiché le fibre ottiche trasmettono la radiazione su grandi distanze, la parete può essere spessa anche fino a due metri, senza particolari perdite di intensità luminosa nell’immediato. La sperimentazione ha dimostrato che la luce trasmessa è quella che colpisce l’elemento perpendicolarmente e si riduce del 10% circa in 20 anni, passando da un valore originario del 70% a una trasmissione luminosa pari al 60 %.

La produzione avviene secondo cicli di prefabbricazione individuale degli elementi a causa della fragilità delle fibre ottiche che tuttavia non riducono in modo significativo la resistenza meccanica del calcestruzzo, consentendone anche applicazioni strutturali.

Al primo brevetto si è aggiunto il LiTraCon PXL®, un prodotto economicamente più accessibile per aver sostituito le fibre ottiche con la stessa percentuale di inclusioni in polimetilmetacrilato (PMMA), distribuite con regolarità sulla superficie di un
pannello in calcestruzzo fibrorinforzato, forse a discapito della suggestione formale.

L’I.Light®, nato su esplicita richiesta all’Italcementi SpA dell’architetto Giampaolo Imbrighi per il padiglione italiano all’Expo di Shangai nel 2010, fa penetrare la luce da una trama di inserti rettangolari in resina trasparente che, disposti a quinconce,
attraversano una matrice cementizia nel suo spessore, creando delle soluzioni di  continuità luminose con un passo standard che può tuttavia essere variato. Il pannello brevettato, a seguito di una sperimentazione avviata nel 2008, aveva
dimensioni di cm 100x50x5 con un peso di 50 kg e quantità di PMMA variabili dal 15 al 20% della superficie totale del pannello in relazione alla collocazione. L’azienda prevede di commercializzare un prodotto più flessibile per il quale sono allo studio possibilità di personalizzazione relative al colore della matrice cementizia, al colore e alla forma delle inclusioni di resina trasparente, alle dimensioni del pannello. Per mantenere il previsto fattore di trasmissione luminosa e garantire le condizioni di comfort termico di norma il pannello richiede la presenza di un isolante con analoghi valori di risposta ottica, permeabile cioè alla luce, sul quale non vengono tuttavia fornite indicazioni precise.

Le lastre Luccon® in cemento traslucido, sviluppate dalla Luccon Lichtbetonen nel 2005, ripropongono l’uso delle fibre ottiche in vetro composte, con diversi disegni possibili, in un tessuto, che viene stratificato all’interno di una miscela di cemento a grana fine e inerti con cui conferire più varianti cromatiche. I pannelli possono essere retroilluminati con led o retroproiettati con video. Ciascun elemento è completato da un telaio di alluminio o da fori, ganci, e altri connettori per il montaggio su una sottostruttura metallica.

Per far fronte a uno dei limiti posti alle possibilità di applicazione, individuabile nelle prestazioni termiche, è stato brevettato il Luccotherm, che associa a due fodere di calcestruzzo trasparente uno strato interno di isolante che deve avere adeguate caratteristiche di trasparenza. Così si producono blocchi per pareti perimetrali verticali.

Lo studio delle opere realizzate con ciascuno dei quattro prodotti aiuta a comprenderne vocazioni naturali, limitazioni da fronteggiare, potenzialità future per un uso diffuso estensibile all’architettura nella sua complessità e non limitato unicamente a opere emblematiche, riconducibili a qualche padiglione espositivo, qualche negozio di lusso, qualche monumento celebrativo e oggetti di design.
Fra le referenze rintracciate si sono illustrati uno o più progetti/realizzazioni per ciascun prodotto con la volontà di esemplificare la massima, o talvolta l’unica, espressione concettuale, intesa come sinergia fra valori formali, congruenza
prestazionale, implicazioni costruttive, giustificazione economica.

... SEGUE IN ALLEGATO ...