Calce Idraulica Artificiale: Composizione e Produzione

La calce è il più antico e apprezzato dei leganti utilizzati dall'uomo per edificare, decorare e proteggere le sue costruzioni. Mescolata con sabbia, ha trovato impiego nelle malte da muratura da tempi antichissimi e reperti archeologici ottimamente conservati ne attestano a tutt'oggi valore e durabilità.

Oggi la calce non si usa quasi più, i leganti di tipo cementizio e polimeri di sintesi l'hanno sostituita ovunque e comunque, e dell'antico legante rimane soltanto la memoria impressa negli edifici storici e nei trattati di arte ed architettura. Eppure si fa sempre più strada la consapevolezza che le prerogative e la qualità della calce debbano essere rivalutate: non solo negli interventi di restauro, dove è necessario un uso corretto e coerente dei materiali simili agli originali, ma anche e soprattutto nell’edilizia tradizionale, in bio-architettura, dove i materiali moderni hanno definitivamente mostrato i loro limiti.

Calce è un termine generico che comprende i prodotti e le forme chimiche e fisiche, sotto le quali possono presentarsi gli ossidi e/o idrossidi di calcio e/o magnesio. L'impiego di termini quali aerea, viva, caustica, spenta, estinta, calcica, dolomitica ecc. La calce idrata in polvere rappresenta l'espressione moderna e industriale della calce, nasce in concomitanza all'avvento dei leganti cementizi, come esigenza di commercializzare leganti secchi da vendersi in sacco in analogia con cemento.

Esistono diversi tipi di leganti ognuno adatto ad un determinato tipo di utilizzo, per questo e altri motivi le calci aeree non vanno mai confuse con le calci idrauliche, leganti assolutamente diversi per origine, chimismo e processi di presa e indurimento. La calce idraulica si distingue dalla calce aerea perché i suoi impasti possono indurire a contatto con l’acqua.

Calce Idraulica Naturale (NHL)

Le calci idrauliche naturali si producono cuocendo una roccia calcarea impura (marna) 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.

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 ma, subordinatamente, anche per carbonatazione della frazione aerea (sempre presente!).

La normativa di riferimento 459-1 del 2010, differenzia le calci idrauliche naturali NHL in tre tipologie e classi, con differenti parametri fisici e chimici. Le resistenze meccaniche delle tre classi: NHL 2 - NHL 3,5 ed NHL 5 sono influenzate dalla presenza naturale di calce libera all’interno del legante finito. Questo materiale unico favorisce l’assenza di reattività ai Sali, evitando così la formulazione di sottoprodotti di reazione dannosi. Inoltre, questa calce ha un basso calore di idratazione, che diminuisce gli stress termici alla muratura esistente durante l’applicazione. Parliamo quindi di un legante idraulico a basso modulo elastico, se confrontato con il cemento Portland e compatibile con gli edifici e le materie esistenti su cui siamo chiamati ad eseguire interventi conservativi.

La norma UNI EN 459-1:2010, che si applica alle calci utilizzate come leganti per la preparazione di malte e per la produzione di altri prodotti da costruzione, dal giugno 2012 sostituisce la vecchia norma (UNI EN 459-1:2002) e diviene obbligatoria. A partire da ora, potranno essere immesse e circolare sul mercato soltanto le calci da costruzione marcate CE, secondo il nuovo documento.

Inoltre, con la UNI EN 459-1:2010, il sistema di attestazione della conformità passa dal 2 al 2+: se fino ad oggi, per apporre la marcatura CE, oltre alle prove iniziali e periodiche era sufficiente una Certificazione del Controllo di produzione basata su una sola visita iniziale, con la nuova versione della norma, per mantenere valida la certificazione è necessario che il Controllo di produzione in Fabbrica sia sottoposto a verifiche periodiche annuali. Ma la vera novità per gli utilizzatori finali è la scomparsa delle NHL-Z (calci idrauliche naturali con materiali aggiunti) per lasciare posto alle FL (calci formulate).

Produzione di Calce Idraulica Artificiale (HL e FL)

Trattando di produzione di calce idraulica vale la pena sottolineare come commercialmente si usa oggi distinguere la calce idraulica naturale (sigla NHL) da quelle artificiali (sigle HL e FL). Nuove calci idrauliche formulate (FL): nuove opportunità o nuove minacce? La revisione della norma UNI EN 459 ha portato dunque a ridefinire le calci con proprietà idrauliche e a suddividerle in tre sottofamiglie:

• NHL Calce Idraulica Naturale - Prodotta dalla cottura di calcari più o meno argillosi o silicei, ridotta in polvere per spegnimento con o senza macinazione. Le proprietà idrauliche sono il risultato esclusivamente della particolare composizione chimica della materia prima naturale. Non sono ammesse aggiunte di alcuna natura.
• FL Calce Formulata - La calce formulata è una calce con proprietà idraulica, a base di calce aerea (CL) e / o calce idraulica naturale (NHL) con aggiunta di materiale idraulico e/o pozzolanico.
• HL Calce Idraulica - La calce idraulica è un legante costituito da calce e altri materiali quali cemento, scorie di altoforno, ceneri volanti, filler calcarei e di altri materiali idonei.

Ufficialmente l’intento era quello di ‘proteggere’ l’utente finale, rendendo obbligatoria per le FL la dichiarazione dei componenti aggiuntive (quando maggiori del 5-10%, secondo i casi). Il sospetto è che i prodotti come le FL siamo il risultato della volontà di dare ‘proprietà idrauliche’ alla calce idrata in polvere (disponibile a basso costo e in abbondanza) attraverso aggiunta di materiali estranei.

Per gli utenti finali, il marchio “CE” sul sacco sarà garanzia che il prodotto è conforme alla norma, ma quasi inevitabilmente le calci FL conterranno cemento (come già avviene nelle HL) che deve essere tuttavia dichiarato. Per gli estimatori della calce, quella ‘vera’, l’introduzione sul mercato di questa classe di prodotti rappresenterà senz’altro una minaccia, determinando ulteriore confusione sul significato di calce idraulica e incertezza sul contenuto dei sacchi.

Malte e intonaci

In passato questo tipo di malta era usato abitualmente, perché la calce spenta era l’unico legante conosciuto. Abbastanza elastica, capillare, e permeabile al vapore. L’uso della malta di calce idraulica è più indicato della calce aerea nel caso che un edificio, o un elemento dello stesso sia permanentemente esposto all’umidità.

La malta è una miscela di leganti inorganici, aggregati prevalentemente fini, acqua ed eventuali altri componenti (organici e/o inorganici), in proporzioni tali da conferire all'impasto opportuna lavorabilità e adeguate caratteristiche fisico-meccaniche una volta compiuti i processi di presa e indurimento. La malta è una miscela in proporzioni variabili di legante, aggregato ed acqua, per ottenere un impasto plastico che ha capacità di indurire in un tempo più o meno lungo a seconda della sostanza adoperata come legante.

In bioedilizia, l’impiego delle malte cementizie per intonaci è sconsigliato, perché creano una barriera poco traspirante. Il suo impiego è largamente diffuso per eseguire l’ultimo strato dell’intonaco in sostituzione dell’intonachino, per l’intonacatura degli ambienti interni. Negli intonaci a base di malte bastarde il legante con la maggiore quantità è quello che viene indicato per primo nel nome della miscela.

Gli intonaci di finitura si riferiscono allo strato finale dell’intonaco, cioè il velo. L’intonachino o tonachino è un intonaco di finitura applicato come terzo e ultimo strato di finitura dell’intonaco. Il legante impiegato è il silicato di potassio, ricavato da sabbie quarzifere, impiegate per la produzione del vetro, e, proprio per questo, resistenti alle aggressioni acide. Li silicato di potassio reagisce con sostanze minerali presenti, quali quelle silicatiche, determinando la reazione di silicatizzazione.

La presa di quest’intonaco avviene in presenza dell’anidride carbonica presente nell’aria e per evaporazione dell’acqua contenuta nell’impasto. Con l’intonachino a base di silicati; si realizza una finitura con un aspetto simile a quella a base di calce aerea, ma con una consistenza vetrosa. È composto da una miscela in cui gli ingredienti hanno i seguenti dosaggi: parte di calce aerea, nello specifico un grassello di calcare cotto a basse temperature e ben stagionato, e 1/3 parti di polvere di marmo finissima.

Discorso a parte merita la sabbia la cui qualità e granulometria è molto importante nella preparazione delle Malte. Diceva l’architetto e ingegnere romano Marco Vitruvio Pollione nel 13 a.C. “Quando la calce sarà estinta(spenta), allora si mescoli alla materia in guisa, che se l’arena sia fossile (di cava), si confondano tre parti di questa ed una di calce. Se sarà fluviale o marina, una di queste con due di arena; e così ci sarà giusta proporzione nel miscuglio. Da questa citazione vediamo la differenza di proporzioni tra calce spenta e la sabbia quando questa sia di cava, o fluviale o marina.

Tabella riassuntiva delle calci idrauliche

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