Calce Aerea e Calce Idraulica: Differenze e Utilizzo

Ancora oggi si possono ammirare edifici e opere monumentali del passato grazie a una materia prima semplice, naturale, sana ed essenziale: la calce. Questa si propone come il legante da costruzione del terzo millennio, con quella “freschezza” e “capacità di stupire” che solo un materiale straordinario può vantare, dopo secoli di duro e infaticabile lavoro. Dati sperimentali e ricerche scientifiche individuano nella calce il solo materiale veramente compatibile con la maggior parte delle opere costruite dall’uomo dall’antichità fino agli inizi del Novecento.

Nel campo dell’edilizia e del restauro, la calce viene utilizzata in due diverse tipologie: calce aerea e calce idraulica. Sebbene entrambe derivino dalla calcinazione del calcare, presentano caratteristiche e applicazioni diverse che le rendono adatte a scopi specifici. Risulta quindi evidente che, soprattutto nel restauro, l’utilizzo della calce rappresenta il più delle volte una scelta obbligata.

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). Viene impiegata per la produzione di malte, intonaci e finiture.

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.

Tipologie di Calce Spenta

La calce idrata è adoperata per intonaci o per realizzare malte. Ne esistono di diverse tipologie:

• Calce spenta in pasta: formata da una dispersione densa di calce in acqua (ovvero idrossido di calcio). Si ottiene mediante l'aggiunta di un surplus di acqua in fase di idratazione. È possibile ottenerla anche inserendo della polvere in acqua al fine di abbassare le temperature.
• Calce in polvere: si fa reagire la calce viva con l'acqua mediante dei dispositivi chiamati idratatori. È una tipologia moderna della calce ed è disponibile in sacchi.
• Grassello di calce: spesso confuso con la calce in pasta, la differenza sta nel fatto che questo prodotto gode delle performance di lavorabilità e plasticità che dipendono dal processo di maturazione.

L’indurimento degli impasti, nei quali il legante è costituito da calce idrata o dal grassello, è provocato dalla carbonatazione degli idrossidi ad opera dell’anidride carbonica dell’aria. Il prodotto dell’indurimento è costituito da carbonato di calcio e da carbonato basico di magnesio, se la calce è di tipo dolomitico.

Affinché la calce idrata possa manifestare le proprietà leganti, occorre che essa sia posta in opera in strati molto sottili e dispersa in una ragguardevole quantità di sabbia. 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.

Anche se la composizione della malta è corretta, la resistenza meccanica a compressione del manufatto indurito è soltanto di 0,7-1,5 MPa. La scarsa resistenza delle malte è imputabile alla ridotta penetrazione della carbonatazione. Sull’entità di questa hanno notevole influenza le condizioni ambientali. Quando l’ambiente è molto secco o molto ventilato, o la temperatura esterna è troppo elevata, l’indurimento è scadente.

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.

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.

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.

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.

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. 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.

Differenze Chiave

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.

Le differenze sono plurime: innanzitutto la più evidente e conosciuta dagli operatori del settore è che la calce aerea (essendo un legante di tipo aereo per l’appunto) può indurire o, per meglio dire far presa, esclusivamente in aria, mentre la calce idraulica (essendo un legante idraulico che comunque differisce dal cemento perché richiede spegnimento prima della messa in opera) può far presa sia in aria sia in ambiente fortemente umido o in acqua.

La normativa UNI EN 459-1, che riguarda i leganti, classifica le calci aeree secondo la percentuale dell’idrossido o dell’idrato di calcio presenti: CL 70S-PL, CL 80S-PL o CL 90S-PL. La calce idraulica invece deriva dalla cottura di una “marna”, ossia una pietra calcarea sedimentaria ove, insieme al carbonato di calcio, sono presenti naturalmente percentuali di impurità terrose, argillose o ferrose contenenti cariche idrauliche.

Utilizzo

Entrambe vengono usate per la bioedilizia e il restauro storico. La calce naturale, in particolare la calce aerea e la calce idraulica, rappresenta un pilastro fondamentale per l’edilizia sostenibile e il recupero del patrimonio architettonico. La produzione di calce naturale ha un impatto ambientale ridotto rispetto ad altri leganti (come il cemento). L’impiego della calce naturale in bioedilizia e restauro è sempre più diffuso per le sue proprietà intrinseche e la compatibilità con i materiali tradizionali.

Calce aerea e idraulica non presentano alcali solubili o composti dannosi, sono elastiche e traspiranti, resistono ai solfati e non hanno problemi di ritiro idraulico. Proprio per questi motivi i loro usi sono estesi a restauri, ristrutturazioni e nuove costruzioni per:

• Realizzare murature in laterizio e pietra
• Consolidare le strutture degradate
• Intonaco di fondo e intonaco di finitura per interni
• Impieghi di pregio

In un intervento di restauro è fondamentale che i materiali impiegati siano il più simili possibili, per miscela e comportamento, a quelli originali, in quanto non devono provocare il degrado dell’opera ed è per questo che devono essere privi di sali solubili o sostanze che potrebbero peggiorare le condizioni del manufatto. Che si tratti di malte da costruzione o di intonaci di fondo o di finitura, devono essere totalmente compatibili a livello chimico e comportamentale. Un altro requisito è la reversibilità.

Considerata la storia del nostro patrimonio edilizio, si potrebbe pensare che sia più idonea la malta con legante di calce aerea: essa, infatti, è stata largamente utilizzata fino alla fine dell’800, per poi essere sempre più addizionata con percentuali cementizie al fine di accelerarne la presa e di ottenere impasti più resistenti nel mal riuscito tentativo di riprodurre gli antichi impasti idraulici ottenuti dalle civiltà passate miscelando il grassello di calce a pozzolana o altri materiali a presa “pozzolanica”.

Tabella comparativa: Calce Aerea vs Calce Idraulica

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