Calce Aerea e Calce Idraulica: Differenze e Applicazioni

La calce è un materiale da costruzione utilizzato fin dall'antichità per la sua versatilità e le sue proprietà leganti. Nel campo dell’edilizia e del restauro, la calce viene utilizzata in due diverse tipologie: calce aerea e calce idraulica.

Tipologie di Calce: Aerea e Idraulica

Esistono diversi tipi del legante calce: la calce aerea, che indurisce solo all’aria e la calce idraulica, che indurisce anche sott’acqua e, una volta indurita, resiste al contatto con l’acqua stessa.

Calce Aerea

La calce aerea è un tipo di calce ottenuta dalla calcinazione del calcare puro, o quasi puro, che una volta cotto si trasforma in ossido di calcio (CaO), chiamato anche calce viva. Questa se miscelata con acqua forma idrossido di calcio (Ca(OH)₂), noto anche come calce spenta o calce idrata. Questa tipologia di calce ha la capacità di indurirsi solo con l’aria, da qui la definizione di “calce aerea”. Può essere in pasta (grassello di calce) o in polvere (calce idrata).

Le calci aeree sono il prodotto della cottura, a una temperatura di 900-1000 °C, del carbonato di calcio, costituente fondamentale delle rocce calcaree. Sono presenti sempre altri componenti quali carbonato di magnesio, argilla e composti del ferro. Le calci aeree possono essere magre o grasse, in dipendenza dei materiali di partenza e della insufficiente o troppo spinta cottura.

Processo di Produzione e Utilizzo della Calce Aerea

Per essere utilizzata come legante, la calce viva deve essere “spenta”, ossia idratata per aggiunta di un eccesso di acqua. Tale sistema era usato soprattutto nel passato. L’acqua è assorbita dalla massa che si gonfia e si screpola, raggiungendo una temperatura di oltre 100 °C. Quando l’acqua assorbita è sufficiente per il completo spegnimento, l’impasto assume l’aspetto di una poltiglia lattiginosa (latte di calce) che, lasciata raffreddare e sedimentare, si trasforma in una massa bianca, plastica e untuosa.

Lo spegnimento si conclude con una stagionatura della massa in apposite vasche, in cui il grassello è ricoperto da sabbia per ridurre il contatto con l’aria, e la susseguente formazione di carbonato. Nel caso in cui l’idratazione sia incompleta, essa continua quando il materiale è in opera, provocando rigonfiamenti localizzati. Questi difetti, noti come bottaccioli o calcinaroli, sono tipici degli intonaci realizzati con calce non perfettamente spenta.

La calce idrata in polvere si ottiene spegnendo la calce viva in stabilimento con una quantità stechiometrica di acqua, nei cosiddetti idratatori. L’esotermicità della reazione permette di ottenere un prodotto finale consistente in una massa secca polverulenta.

Utilizzi della Calce Aerea

Tra gli utilizzi della calce aerea, oltre all’edilizia, vi è quello della conceria, viene infatti utilizzata per la conciatura di pelli, ma anche per trattare le acque che vengono utilizzate nell’industria alimentare, oltre che nell’industria farmaceutica. Ovviamente gli utilizzi della calce aerea in edilizia sono quelli più conosciuti e comuni dato che se ne fa uso fin da epoche remote. Viene impiegata per la produzione di malte, intonaci e finiture.

Si impiega perciò sempre in malta sia per lavori di intonaci sia per legare pietre da costruzione. Nella malta il grado di carbonatazione è maggiore e il ritiro è molto ridotto in quanto gli elementi lapidei si contrastano mutuamente.

Calce Idraulica

La calce idraulica è un tipo di calce che ha la capacità di indurirsi non solo all’aria, come la calce aerea, ma anche in presenza di acqua, da qui la definizione di “calce idraulica”. La calce idraulica può essere naturale se ottenuta dalla cottura di calcare marnoso (che contiene argilla e altri silicati) a una temperatura tra 900 e 1000 °C oppure pozzolanica se ottenuta dalla miscelazione di calce aerea e pozzolane.

Grazie alle sue proprietà meccaniche e alla sua resistenza all’acqua e in ambienti umidi viene utilizzata ampiamente nel campo della bioedilizia e del restauro. La calce aerea infatti proviene dalla cottura di calcari puri ed è costituita prevalentemente da idrossido di calcio. Si indurisce attraverso una reazione con l’anidride carbonica presente nell’aria, formando carbonato di calcio. La calce idraulica deriva dalla cottura di calcari marnosi (calce idraulica naturale) o dalla reazione chimica di calce e pozzolane (calce idraulica pozzolanica) e contiene, oltre all’idrossido di calcio, anche altri composti come silicati e alluminati di calcio.

Processo di Produzione della Calce Idraulica

Le calci idrauliche sono ottenute per cottura a 900-1000 °C di miscele di calcari argillosi. Il prodotto ottenuto contiene: CaO, C2S e alluminati. Parte del C2S si ritrova sotto forma di polvere fine. Pertanto, dopo aver allontanato questa frazione, il prodotto rimanente è spento con acqua, in quantità stechiometricamente controllata, in modo da trasformare la CaO in calce idrata.

Per la presenza di prodotti in grado di reagire con l’acqua, lo spegnimento della calce idraulica è eseguito aggiungendo solo la quantità di acqua necessaria a trasformare l’ossido nel corrispondente idrossido di calcio. Se, infatti, anche il silicato e l’alluminato di calcio fossero idratati durante lo spegnimento, essi non potrebbero poi esplicare le loro caratteristiche idrauliche in fase di impiego.

Indice di Idraulicità

Poiché il comportamento idraulico aumenta con il contenuto di C2S e di alluminati, in altri termini al crescere della quantità di silice e allumina, la calce idraulica è valutata per mezzo dell’indice di idraulicità i, variabile in genere tra 0,1 e 0,5, e definito come rapporto fra le percentuali in peso della silice, dell’allumina e dell’ossido di ferro rispetto a quelle della calce e della magnesia.

Per una calce eminentemente idraulica, cioè con un indice di idraulicità prossimo a 0,5, i valori della resistenza a compressione dopo 28 giorni sono 5-10 MPa.

Tipologie di Calce Idraulica

La calce idraulica può essere di due tipologie: calce idraulica naturale e calce idraulica artificiale.

• Calce idraulica naturale: Questo tipo di calce naturale si ottiene dalla cottura della marna o di miscele di argilla e calcare, a una temperatura di 1000°C in forni analoghi a quelli usati per produrre la calce aerea. Dopo la cottura, il materiale viene raffreddato e macinato e, in seguito alla stagionatura, il colore varia dal nocciola al bianco. Questa tipologia viene contrassegnata da normativa con la sigla NHL ovvero Natural Hydraulic Limes.
• Calce idraulica artificiale: È possibile realizzare questo tipo di legante idraulico in diversi materiali avendo come risultato la calce pozzolanica o la calce di altoforno, oppure possono essere prodotte con una miscela di cemento Portland, calcare macinato e additivi plastificanti che hanno tempi di presa veloci e resistenze a compressione elevate. Queste vengono contrassegnate con la sigla HL, ovvero Hydraulic Limes, e presentano una colorazione grigia.

Utilizzi della Calce Idraulica

Le calci idrauliche danno malte grasse e plastiche, facili da mettere in opera. La presa è lenta e ciò rappresenta un inconveniente. Le malte diventano impermeabili a tempi lunghi per stagionatura in ambienti umidi o quando sono immerse in acqua.

Le calci idrauliche naturali sono preferite negli interventi in bioedilizia essendo un materiale naturale e a basso impatto ambientale; per la sua produzione viene infatti impiegata meno energia rispetto al cemento. Fondamentale negli interventi di restauro in cui è richiesta la compatibilità storica con le tecniche costruttive e i materiali antichi. La calce inoltre essendo meno rigida del cemento si adatta meglio ai movimenti delle strutture storiche senza causare danni.

Calce Aerea vs. Calce Idraulica: Tabella Comparativa

Per riassumere le principali differenze tra calce aerea e calce idraulica, si propone la seguente tabella:

Malte a Base di Calce

La mescolanza tra legante, acqua ed inerte prende il nome di “malta”. L’applicazione più usuale di queste malte riguarda gli intonaci di facciata e le finiture di interni. L’impiego sia della pozzolana che del cocciopesto, grazie alla loro composizione reattiva, consentono alla malta aerea di acquisire caratteristiche tecniche superiori e di ridurre i tempi di indurimento che, normalmente, sono abbastanza lunghi.

Malta Aerea

La malta aerea, in particolare, a base di grassello di calce si compone con l’aggiunta di inerti silicei. Questa malta fa presa solamente in aria. La sabbia, di varie granulometrie, deve essere ben lavata e priva di argille e di sostanze organiche. Le impurità, infatti, influiscono in senso negativo sulla resistenza della malta.

Malta Idraulica

Le malte idrauliche si realizzano appunto con calce idraulica naturale e aggregato, non necessariamente a comportamento pozzolanico. Malauguratamente, le malte idrauliche più comuni sono quelle ottenute aggiungendo alla calce una percentuale variabile di cemento di tipo Portland: consuetudine deprecabile soprattutto negli interventi di restauro.

Precauzioni d’uso

Tutte le calci hanno carattere alcalino e, a contatto con acqua, sviluppano pH molto elevati (pH>12).

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