La calce è un materiale da costruzione utilizzato già in epoca antichissima 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. Sebbene entrambe derivino dalla calcinazione del calcare, presentano caratteristiche e applicazioni diverse che le rendono adatte a scopi specifici.
Calce Aerea e Calce Idraulica: Differenze Fondamentali
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).
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.
La calce idraulica, invece, 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.
La Calce Idraulica è un legante idraulico che può far presa ed indurire anche se immersa in acqua. Nell'antichità venivano usati calcari marnosi, cioè contenenti quantità intorno al 25% di argilla, cotti in forni che potevano arrivare ad una temperatura massima di circa 1000 gradi.
La Calce che tutti conosciamo (calce idrata, calce viva, calce spenta, grassello di calce) e che si usa in edilizia e in agricoltura è data dalla cottura di sabbie calcaree pure, appartiene alla famiglia dei leganti aerei, cioè non ha la capacità di indurire sott'acqua. La Calce Idraulica invece appartiene alla famiglia dei leganti idraulici, cioè alla famiglia dei cementi. Infatti oltre ad essere chiamata Calce Idraulica viene comunemente detta cemento povero. Infatti ne ha tutte le caratteristiche sia di struttura che di resistenza. Le uniche due cose in cui si differenziano sono il tempo di cottura e la quantità di argilla contenuta nell'una e nell'altra.
I tempi di cottura vanno dalle 36 ore circa a 1000 gradi della Calce Idraulica Naturale ai 45 minuti circa a 1450 gradi per il cemento. Le quantità di argilla invece vanno dal 20-22% per la Calce Idraulica ai 25-27% per il cemento.
Produzione di Calce Idraulica Naturale
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. 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 ma, subordinatamente, anche per carbonatazione della frazione aerea (sempre presente!).
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).
Oggi si possono ottenere Calci Idrauliche Naturali anche dalla cottura di calcari silicei anziché argillosi, sicuramente questo metodo è molto più rapido ed economico, consente di ottenere un prezzo di mercato più abbordabile ma ha anche dei contro. In particolare ha l'handicap della silice contenuta nella sabbia silicea usata al posto dei calcari marnosi in cottura, e che quindi troveremo nel prodotto finito. La presenza di quest'ultima obbliga ad uno smaltimento come rifiuto pericoloso o speciale del materiale e ad una protezione minuziosa dei lavoratori esposti. Si può comunque venire a conoscenza delle protezioni individuali da usare durante il contatto attraverso le schede di sicurezza dei prodotti.
Tipologie di Calce Idraulica
La Calce Idraulica vera e propria può essere naturale o artificiale; le norme prevedono anche altre categorie di calci idrauliche che possiamo definire di miscela. Esistono tre tipologie di calci idrauliche:
Calce Idraulica Naturale in Polvere ("NHL")
Vengono ottenute dalla cottura di marne naturali (con indici variabili di "impurità" argillose) e loro successivo spegnimento e macinazione. Si avrà una calce capace di indurire anche in presenza d'acqua e questa è definita come Calce Idraulica Naturale "NHL" (Natural Hidraulic Lime) ottenibile solo da Calcare Marnoso lavorabile in zolle o in polvere e mai in grassello altrimenti, reagendo con l'acqua, indurirebbe direttamente nella fase di spegnimento. L'idratazione deve avvenire, per nebulizzazione, in maniera controllata durante la fase di spegnimento della calce viva mantenuta a circa 120°. L'idraulicità è data da componenti mineralogici specifici, in particolar modo dagli elementi vetrosi AS presenti nella marna, trasformati ed usati come i silicati e gli alluminati.
Vantaggi e Utilizzi della Calce Idraulica Naturale
Secondo molti dati sperimentali e ricerche scientifiche, la calce è l’unico materiale veramente compatibile con la maggior parte delle opere costruite dall’uomo, a partire dall’antichità fino agli inizi del Novecento.
Si ottengono malte più ‘grasse’ in confronto ad altri tipi di calce, più plastiche e lavorabili, che tendono meno a ritirarsi o ad essere assorbite dalle murature; di conseguenza, tali malte sono preferibili da un punto di vista sia tecnico che estetico. Le pitture preparate con grassello di calce non richiedono additivi organici, si fissano al supporto con maggior velocità e forza e, se ben applicate, non hanno tendenza a ‘spolverare’.
La Calce Idraulica Naturale si usa per la preparazione in cantiere di malte, intonaci, massetti ecc. Secondo la normativa vigente, la vera calce idraulica deve essere contrassegnata dalla sigla NHL (Natural Hydraulic Lime), seguita dal numero che indica la resistenza meccanica della calce: tale resistenza viene misurata tramite la compressione di un campione di malta dopo 28 giorni di stagionatura. Il risultato del test viene indicato in MegaPascal (Mpa). La Calce Idraulica Naturale si usa per la preparazione in cantiere di malte, intonaci, massetti ecc.
La scelta di un intonaco da restauro dipende dal tipo supporto e dalle condizioni dello stesso, oltre che da una serie di parametri legati alla tipologia edilizia su cui si deve internenire, al fatto di essere in esterno o in interno ecc. Volendo sintetizzare, il requisito fondamentale è sempre e comunque quello della compatibilità chimico-fisica con i materiali preesistenti.
Estratta e ottenuta da cave di proprietà del Gruppo Miniera San Romedio, la nostra calce idraulica naturale NHL5 è l’alleata perfetta per ogni tipo di intervento, dal consolidamento alla deumidificazione degli edifici storici, proprio perché tra le tre tipologie e classi (NHL2, NHL3.5 e NHL5), la calce idraulica naturale NHL5 è la più duratura, caratterizzata anche da una maggiore resistenza meccanica.
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. I materiali che vengono utilizzati devono essere naturali ed ottenuti col più basso impatto ambientale possibile e/o riciclando materiali edili o compatibili con l’edilizia eco sostenibile.
La calce idraulica naturale è un prodotto che si ottiene mediante la cottura di marne naturali, ovvero rocce calcaree impure oppure di miscele di calcare e argilla cotte a una temperatura di circa 1000 °C. L’utilizzo di materiali naturali igroscopici come il legante pozzolanico, abbinato ad inerti resistenti, come le sabbie naturali, rende la calce naturale più efficace per garantire agli ambienti una traspirabilità e una protezione costante e duratura nel tempo.
Realizzare edifici salubri, sostenibili ed efficienti dal punto di vista energetico è una sfida per il settore dell’edilizia e comporta il continuo aggiornamento e la continua ricerca di materiali in grado di soddisfare questa esigenza.
Tabella Comparativa: Calce Aerea vs. Calce Idraulica
| Caratteristica | Calce Aerea | Calce Idraulica |
|---|---|---|
| Materia Prima | Calcare Puro | Calcare Marnoso (con argilla e silicati) |
| Indurimento | Solo all'aria | All'aria e in presenza di acqua |
| Composizione | Idrossido di Calcio (Ca(OH)₂) | Idrossido di Calcio, Silicati e Alluminati di Calcio |
| Utilizzi Principali | Malte, intonaci, finiture (ambienti asciutti) | Bioedilizia, restauro (ambienti umidi) |
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