Il Ciclo della Calce

“Vi è del magico nel cogliere un sasso dalla terra, cuocerlo e demolirlo al fuoco, renderlo plastico con l’acqua, lavorarlo secondo volontà e riottenerlo solido grazie all’influsso dell’aria” così è descritto quello che oggi chiamiamo “ciclo delle calce”.

Un processo che, dopo una serie di passaggi, porta la pietra calcarea a diventare il legante principale di gran parte delle opere costruttive realizzate dall’uomo negli ultimi diecimila anni.

I Quattro Momenti del Ciclo della Calce

Il ciclo della calce (aerea) si compie in quattro momenti fondamentali, corrispondenti alla selezione del calcare (1), la cottura (2), lo spegnimento (3), la carbonatazione (4).

Si tratta di una schema semplificato, perchè in realtà le trasformazioni chimico-fisiche che avvengono durate i diversi processi sono assai complesse e articolate.

1) La selezione de calcare
Le caratteristiche mineralogiche e chimiche dei calcari usati come materia prima per la fabbricazione della calce sono di fondamentale importanza. I calcari più idonei alla fabbricazione della calce aerea devono avere una struttura microcristallina, alto contenuto di carbonati e contenere percentuali di impurità, in particolare di natura argillosa, non superiori al 5%.

2) La cottura
In fase di cottura, il calcare viene immesso nei forni e portato a una temperatura prossima a 900°C. In tali condizioni il carbonato di calcio si decompone in ossido di calcio (calce viva) e anidride carbonica. La reazione schematica del processo è la seguente:
CaCO3 -> CaO + CO2

3) Lo spegnimento
La calce viva, messa a contatto con acqua reagisce con un forte sviluppo di calore e si trasforma in una polvere bianca (o in una pasta) chiamata calce spenta, chimicamente idrossido di calcio. La reazione schematica è la seguente:
CaO + H2O -> Ca(OH)2

4) La carbonatazione
Una volta in opera, in forma di malte, stucchi, pitture ecc., interviene la carbonatazione. Tale processo che può avvenire solo in presenza di anidride carbonica (e acqua libera) porta la trasformazione della calce spenta in calcite, chiudendo così quello che viene chiamato ciclo della calce. La reazione schematica della carbonatazione è la seguente:

Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O

Anche se la reazione precedente è corretta dal punto di vista formale, la reazione reale è più complessa. Osservando la precedente reazione infatti, il processo sembrerebbe avvenire tra un solido Ca(OH)2 e un gas CO2, mentre in realtà la reazione avviene in fase acquosa grazie all’acqua di impasto della calce.

Produzione della Calce Idraulica Naturale

Le calci idrauliche naturali si producono cuocendo una roccia calcarea impura ad una temperatura di circa 1000°C in forni simili a quelli della produzione della calce aerea.

All’uscita del forno, il materiale viene ‘spento’, con un processo simile ma non identico a quello dello spegnimento della calce aerea, e quindi macinato.

A fine processo, la calce idraulica naturale è costituita da una miscela di Ca(OH)2 (calce idrata), C2S (silicato bicalcico) e CS (silicato monocalcico) C2A (alluninato bicalcico) ecc., oltre che da silice ed allumina non combinate.

Il prodotto così ottenuto si comporta da legante idraulico.

L’idraulicità è determinata dalla presenza dei silicati, alluminati di calcio e dalla presenza di silice e ossidi di alluminio non combinati ed amorfi, che sono in grado di reagire con l’idrossido di calce che si ottiene dopo lo spegnimento.

I fenomeni di indurimento della calce idraulica avvengo essenzialmente ad opera di processi di idratazione e subordinatamente per carbontazione della frazione aerea.

GLI INTONACI MACROPOROSI

(Risanamento per le murature umide)

Le cause che possono determinare la presenza di umidità negli edifici sono:

a) Presenza del vapore acqueo nell’atmosfera che può condensare sulla superficie o all’interno della muratura;

b) Presenza di acqua nel terreno che può infiltrarsi nelle murature interrate oppure essere assorbita nei muri per il fenomeno della risalita capillare;

c) Presenza di acqua nei materiali impiegati per la costruzione dei muri;

d) Cattiva impermeabilizzazione delle coperture e dei terrazzi;

e) Presenza di acqua determinata da cause impreviste quali rotture di condutture, serbatoi e fognature nel terreno (acque disperse).

La presenza di acqua nelle murature può determinare una serie di inconvenienti tra i quali i più importanti sono:

a) degrado dei materiali per effetto delle pressioni generate dal congelamento dell’acqua;

b) degrado per incompatibilità chimica dei materiali costituenti la muratura che in assenza di acqua potrebbero convivere senza generare reazioni chimiche distruttive;

c) diminuzione del comfort termico degli edifici per la diminuzione della resistenza termica della muratura;

d) esfoliazione e distacchi superficiali degli intonaci dalla muratura per effetto del trasporto dei sali dal terreno o dalle zone più interne del muro verso l’esterno del paramento.

La risalita capillare

La presenza dell’umidità nelle murature fondate su un terreno imbibito di acqua avviene quasi esclusivamente per il fenomeno fisico della capillarità. Esso ha origine dalle forze di adesione che si stabiliscono in un vaso di dimensioni ridotte (capillare) tra il liquido in esso contenuto e le pareti del vaso stesso. In sostanza , un liquido che mostra affinità per le pareti di un vaso capillare immerso in una vaschetta contenente lo stesso liquido, risale spontaneamente all’interno del tubo come sospinto da una pressione capace di sostenere la massa d’acqua in contrapposizione ala forza di gravità.

L’altezza massima di risalita capillare dipende dalla dimensione dei pori del materiale costituente la muratura. Tuttavia, le osservazioni eseguite su edifici situati in zone caratterizzate da presenza di acqua nel sottosuolo hanno messo in evidenza che l’altezza di risalita capillare reale: nei pilastri isolati è pari all’incirca allo spessore del pilastro; nei muri perimetrali varia da circa 2 a circa 5 volte lo spessore del muro; nei muri di spina è pari a circa 2-6 volte lo spessore del muro.

Per diminuire o eliminare gli inconvenienti connessi con la presenza di umidità di risalita dal terreno generalmente si interviene: per aumentare l’evaporazione dell’acqua dalle murature verso l’ambiente esterno; per ridurre o annullare il flusso di acqua che risale dal terreno; per ridurre il quantitativo di acqua adescato dalle fondazioni o dai muri controterra.

Gli intonaci macroporosi

Una delle tecniche di bonifica particolarmente utilizzata in questi anni è quella basata sull’impiego di intonaci macroporosi. Questa tecnica di intervento che consente di alleviare il carico di umidità consiste nell’applicare un intonaco costituito da uno o più strati di malte macroporose in grado di facilitare – proprio grazie all’elevata porosità – l’evaporazione dell’umidità dal muro verso l’ambiente esterno. L’applicazione dell’inconaco macroporoso, quindi, non elimina la risalita capillare di acqua nella muratura, ma favorisce soltanto lo smaltimento dell’umidità, soprattutto, nei periodi di stagione calda e secca. Inoltre, la particolare struttura dell’intonaco caratterizzata dalla presenza di cavità omogeneamente disseminate nella matrice legante consente agli intonaci macroporosi di allentare le tensioni dirompenti dovute alla formazione del ghiaccio.L’impiego degli intonaci macroporosi, tuttavia, se da una parte consente un facile smaltimento dell’umidità di risalita, dall’altra non può impedire l’ingresso dell’acqua piovana nella muratura. Il risultato è che si otterrà un beneficio, in termini di deumidificazione della muratura, solo se essa è situata in zone caratterizzate da un clima in cui le giornate asciutte e ventilate prevalgono su quelle umide e piovose.D’altra parte occorre sottolineare che se si applicasse sull’intonaco macroporoso un rivestimento impermeabile per impedire l’ingresso dell’acqua piovana nel muro, ne conseguirebbe anche una maggiore difficoltà di evaporazione dell’umidità presente nel muro per effetto della risalita capillare.

Introduzione

I materiali da costruzione determinano i parametri ambientali nelle abitazioni rendendo l’ambiente salutare o meno.
I materiali usati nell’edilizia con influenze negative prodotte su alcuni parametri che determinano il microclima, rappresentano una costante minaccia per la salute dell’uomo.
I sani concetti edili sono andati perduti con la rivoluzione industriale, che pretendeva tempi di lavoro non più umani ma veloci come solo le macchine potevano esserlo.
E’ da questo momento che vi è l’abbandono di tecniche naturali e sane, che richiedevano tempi di lavoro superiori, per l’acquisizione di nuove metodologie tecnologicamente o chimicamente avanzate, più veloci e remunerative ma insalubri.
Un semplice ma chiaro esempio di tale regresso nell’edilizia, è rappresentato dal problema di muffe o macchie sui muri perimetrali o interni, dovute all’umidità a causa della mancata traspirabilità dei muri stessi.
Altro problema di non poco conto nelle costruzioni riguarda l’umidità di risalita capillare che si manifesta con efflorescenze sui muri, sui pavimenti, sulle parti strutturali e con un microclima inadatto ad una vita salubre.
Dal punto di vista igienico si tratta di eliminare i sintomi dell’inconveniente, ma dal punto di vista tecnico è necessario studiare le cause e proporre i rimedi.
La bioedilizia rivaluta l’importanza di circondarsi di materiali naturali.

La calce: una materia prima naturale di grande versatilità, la cui storia è antica, conosciuta da oltre 4.000 anni, ma sempre attuale.

• Come si sviluppa la calce acquitrinosa?
  La roccia sedimentaria (calce) si sviluppò milioni di anni fa grazie al deposito di coralli, conchiglie e scheletri di animali marini. Il materiale da costruzione “calce acquitrinosa” si ottiene attraverso la cottura di pietre calcaree naturali e il successivo spegnimento con acqua e detriti nella fossa di calce.
• Calce come materiale da costruzione.
  La cosiddetta fossa di calce si scoprì 5.000 anni fa. Dopo la scoperta della calce, essa divenne il migliore componente per intonaci e malta per i muri.
  Una vecchia regola diceva “che la prima terza parte di una fossa si impiegava per intonaci di calce, i due terzi per i colori alla calce e l’ultima per la malta per murature.
• Calce come colore per facciate.
  Attraverso il riflesso del cristallo cartonato si evidenzia lo splendore di tale materiale che soppianta le tradizionali pitture.
• Calce, il naturale materiale da costruzione fu modificato in un primo tempo con aggiunte chimiche e in un secondo tempo con alcuni materiali sintetici. Ciò produsse una alterazione del clima, dannoso sia per l’abitazione che per coloro che vi abitano, causando ad esempio disturbi reumatici, malattie agli organi respiratori e disturbi del sonno. Architetti, costruttori edili, consulenti di materiali da costruzione e proprietari di immobili, si sono dedicati intensamente a questa tematica ripromettendosi ad una maggiore cura nella scelta dei materiali.
  Come esempio riportiamo dei materiali da costruzione come amianto, formaldeide, solventi sintetici e rivestimenti per legno come PVC.
  Alcuni di questi materiali, prodotti ancora per alcuni anni in Germania, oggi sono in gran parte vietati.
  I costruttori ed i proprietari raccomandano di essere più critici e diffidenti nella scelta dei materiali da costruzione.

Ci sono diverse qualità di Calce:

• “calce” con una capillare struttura porosa;
• “calce-intonaco” sono regolatori di umidità. Questi hanno buone capacità ed alta traspirabilità dell’umidità.

Calce-intonaco e pitture sono diversi conduttori di vapore acqueo.
Inoltre un morbido “calce-intonaco” di circa 25 mm di spessore dà un effetto di riduzione dei suoni nelle stanze, con un buon assorbimento acustico.
Pittura e calce hanno un’alta azione antibatterica.