Cemento, calcestruzzo e calce sono materiali da costruzione differenti, diversi anche per la loro composizione e funzionalità. Nonostante ciò, molto spesso si usano in modo errato, soprattutto confondendo il cemento con il calcestruzzo. In realtà, il cemento è uno dei componenti necessari per ottenere il calcestruzzo. Si tratta, infatti, di un legante idraulico che, se miscelato con acqua, dà origine ad una pasta con capacità adesive e che si indurisce.

Calce Idraulica: Cos'è e Come si Differenzia

La calce è un materiale molto usato in edilizia ed è un legante, come il cemento. La calce viene impiegata in edilizia da secoli ed è stata in parte sostituita dall’utilizzo del cemento. Oggi, la riscoperta della calce si deve soprattutto alla sua naturalezza, che la rende perfetta per interventi di bioedilizia e di restauro. Quando la calce viene utilizzata come base per una malta, il prodotto finale ha ottime proprietà di traspirabilità, elasticità e di adesione al supporto. A seconda del processo di produzione si possono distinguere diverse tipologie di calce. La calce aerea, ad esempio, è definita tale in quanto indurisce in presenza di anidride carbonica. Da questa deriva la calce idraulica, che ha la capacità di indurire in presenza di acqua.

Definizione Precisa di Calce Idraulica

La calce idraulica è un legante a base di idrossido di calcio che, a contatto con l’acqua, fa presa e si indurisce. In particolare, si tratta di un prodotto che deriva dalla calcinazione delle marne, particolari pietre calcaree che, al loro interno, contengono una percentuale di argilla superiore al 6%.

Calci Idrauliche Naturali (NHL)

Le calci idrauliche naturali sono ottenute a partire da calcari impuri o marne. Solo questi prodotti sono classificabili come NHL, Natural Hydraulic Lime, secondo la norma EN 459-1:2010. Se si aggiungono intenzionalmente altri componenti, si parla di calce idraulica o di calce formulata (HL e FL nello stesso standard europeo).

Nel diagramma è riportata anche la suddivisione delle calci secondo Vicat (leggi le origini delle calci idrauliche) come ‘debolmente idrauliche’, ‘moderatamente idrauliche’ e ‘eminentemente idrauliche’. Dal confronto salta subito all’occhio che la moderna NHL2 corrisponde alla classe ‘moderatamente idraulica’, mentre la NHL3.5 si avvicina di più alla classe ‘eminentemente idraulica’. Con sorpresa infine si nota che le NHL5 possono essere, per alcune aspetti, paragonate a prodotti che per Vicat erano classificabili come ‘cementi naturali’!

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.

Tipi di Calce Utilizzati nell'Edilizia

I quattro principali tipi di calce utilizzati nell’edilizia sono:

  • Calce viva
  • Calce spenta
  • Calce grassa
  • Calce idraulica

1. Calce Viva

La calce viva è anche chiamata calce caustica (ossido di calcio). Questo è prodotto bruciando calcare puro (Processo di calcinazione). È la forma più economica di calce disponibile, altamente amorfa e caustica. La calce viva ha una grande affinità con l’umidità. La calce viva è uno degli ingredienti chiave nella produzione del cemento. Questo è anche un materiale importante utilizzato per il trattamento dell’acqua potabile.

2. Calce Spenta

La calce spenta si ottiene dal processo di slaking, in cui la calce viva viene combinata con l’acqua. La calce spenta è anche conosciuta come idrato di calce. Questo è disponibile come calce pura sotto forma di polvere bianca. La calce spenta se esposta all’atmosfera, assorbe l’acido carbonico in presenza di contenuto d’acqua. È anche chiamato idrossido di calcio o idrato di calcio o idrato di calce. La calce spenta formata dall’aggiunta di calce viva e acqua dà un materiale liquame. Questo è molto adatto per applicazioni di malta. Può essere utilizzato anche nei lavori di intonacatura e nel cemento come legante.

3. Calce Grassa

La calce che contiene ossido di calcio ad alto contenuto è chiamata calce grassa. Questo è anche chiamato calce bianca o calce ricca o calce ad alto contenuto di calcio o calce pura. Si sfalda vigorosamente quando vi si aggiunge acqua. Questa sgrassatura aumenta il suo volume fino a due volte e mezzo maggiore di quello della calce viva.

4. Calce Idraulica

La calce idraulica è anche chiamata calce d’acqua. Contiene il 30% di silice e il 5% di allumina insieme all’ossido di ferro. Questa calce si solidifica quando vi viene aggiunta dell’acqua. La calce idraulica ha la seguente classificazione:

  • Eminentemente idraulico: La calce idraulica ha una composizione chimica simile al cemento Portland ordinario (OPC). Questo è costituito dal 25 al 39% di silice e allumina. Questo tipo può essere utilizzato per lavori di malta di buona qualità.
  • Semi-idraulico: La calce semiidraulica è costituita dal 15 al 25% di silice e allumina. Viene utilizzato per lavori di buona qualità di muratura, muratura e malta. Questo è meno forte della calce eminentemente idraulica.
  • Non idraulico: La calce non idraulica contiene silice e allumina in quantità inferiori al 15%. Durante il processo di slaking, subisce una minore espansione. Per lavori meno importanti è accettata malta a base di calce non idraulica.

Vantaggi delle Calci Idrauliche Naturali

Scoperta definizione e storia di questi leganti, passiamo subito ai molti vantaggi delle calci idrauliche naturali. Sono ecologiche: questo legante è un materiale più green, soprattutto rispetto al cemento. Sono belle da vedere e presentano colorazioni naturali di grande pregio. Le caratteristiche delle calci idrauliche le rendono un ottimo legante per le pavimentazioni naturali che, oltre a essere resistenti, devono altresì essere drenanti. La flessibilità propria del materiale renderà infatti la pavimentazione particolarmente efficiente, capace quindi di durare nel tempo e resistere ai naturali cicli di gelo e disgelo del terreno. Chi si occupa di restauro da sempre conosce l’importanza della calce nei lavori di recupero di edifici storici e il rischio che si corre con l’utilizzo di cemento o altri leganti impropri.

Usi della Calce nell'Edilizia

I principali usi della calce sono:

  • Produzione dell’acciaio per rimuovere le impurità.
  • Stabilizzazione del suolo per la costruzione di strade, campi d’aviazione e fondazioni edilizie.
  • Impasto di calce utilizzato come malta per opere murarie e per intonaci.
  • Additivo nell’asfalto che aiuta a migliorare la proprietà di coesione, aumentando la resistenza allo stripping e all’invecchiamento.

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.

La Calce come Intonaco: Salute e Igiene

L'intonaco a base di calce, applicato in parete, funziona come un disinfettante naturale: grazie alla sua capacità di assorbire l'acqua superficiale dalle pareti toglie nutrimento a spore, batteri e muffe evitandone la prolificazione. Inoltre è caratterizzato da altissima traspirabilità e porosità, altro elemento sfavorevole alla formazione di muffe.

Funzioni dell'Intonaco

L'operazione di intonacatura eseguita all'interno delle abitazioni permette di ottenere superfici murarie lisce e quindi adatte a ricevere tinte o carta da parati. La stesura dell'intonaco rende omogenee pareti sulle quali sono stati fatti passare impianti, dense di fori, tracce, tubazioni... l'intonaco corregge i (leggeri) fuori piombo ed i fuori squadra. L'intonaco interno ha la funzione di assorbire l'umidità superficiale delle pareti che si forma perchè la temperatura scende sotto il punto di condensa. Un buon intonaco deve evitare i fenomeni di gocciolamento. Quello che dovremo pretendere da un intonaco è, quindi, un ottimo grado di igroscopicità, ossia una ottima capacità di assorbire e disperdere lentamente, sia verso l'esterno sia verso l'interno, l'eccesso di umidità relativa presente nell'ambiente.

Intonaco a Calce o a Cemento?

L'intonaco a base calce assolve egregiamente a queste esigenze, a differenza dell'intonaco a base cemento la cui igroscopicità è drammaticamente più bassa. Purtroppo la maggiore facilità nella stesura di un intonaco a base cemento e quindi il minor costo ha generato una enorme diffusione degli intonaci cementizi negli ultimi 50 anni a discapito della calce. I problemi di formazione di condensa e muffa che si stanno verificando a seguito del maggiore isolamento nella costruzione degli edifici sta facendo riscoprire gli intonaci a base calce su cui molti produttori hanno iniziato ad investire, sebbene ancora vi sia, da parte degli applicatori, un notevole attrito a causa della maggiore difficoltà di applicazione e dei tempi più lunghi richiesti.

Calce: Storia, Chimica e Tecnica

La calce è il classico legante dei materiali da costruzione dell'antichità.

Chimica

Viene preparata mediante cottura di rocce calcaree (CaCO3). Queste, per decomposizione termica, si dissociano in ossido di calcio (Ca0) e anidride carbonica. Il processo avviene rapidamente verso i 1000°C. La massa porosa della calce formatasi, posta in contato con acqua, si trasforma in idrossido di calcio, Ca(OH), capace di indurire lentamente all'aria.

Calce Viva e Calce Spenta

Poiché la trasformazione dell'ossido nell idrossido di calcio avviene con un forte sviluppo di calore, il primo veniva e viene ancora chiamato calce "viva" ed il secondo calce "spenta". L'idrossido di calcio, mescolato con acqua e sabbia, è in grado di formare una malta capace di indurire lentamente all'aria.

Presa

Inizialmente la malta perde la sua plasticità originale (presa) a seguito dell'evaporazione di una parte dell'acqua di impasto. Successivamente si verifica un lento e progressivo indurimento per la precipitazione di cristalli di CacO, a causa della reazione dell'idrossido di calcio con l'anidride carbonica dell'aria.

Velocità di Indurimento

La resistenza meccanica a compressione di una malta di calce raggiunge valori di una decina di Mpa molto lentamente. Aggiungendo pozzolana alla calce, la malta è in grado di indurire più rapidamente, soprattutto a contatto con l'acqua. Infatti, a seguito delle reazioni dell'idrossido di calcio con l'allumina e la silice della pozzolana si possono formare prodotti insolubili in acqua (silicati e alluminati di calcio idrati) che contribuiscono considerevolmente all'indurimento della malta. In sostanza, in presenza di una pozzolana, la calce si trasforma da legante aereo in idraulico.

La Pozzolana

L'impiego della pozzolana, per il miglioramento delle malte di calce nei confronti dell'azione dell'acqua, fu una delle scoperte più rivoluzionarie degli antichiRomani nel settore delle costruzioni: soprattutto nelle opere idrauliche e marittime, ma anche in quelle semplicemente esposte all'azione della pioggia, l'impiego della pozzolana nelle malte a base di calce comportò un miglioramento in termini di prestazioni meccaniche e di durabilità come è testimoniato dallo stato di conservazione di molte opere costruite oltre 2000 anni fa.

Il Primo Calcestruzzo

Inoltre, una miscela di calce e pozzolana può indurire in presenza di acqua e in assenza di aria, Ciò consenti lo sviluppo del primordiale calcestruzzo (calcis structio) impiegato molto spesso dai Romani come riempimento all'interno di paramenti in mattoni delle cosiddette murature a sacco. In assenza di pozzolana, la sola calce, al di fuori del contatto con l'aria, non avrebbe potuto indurire in modo altrettanto efficace di una miscela calce-pozzolana.

La Calce Idraulica

Nel trattamento termico a circa 900-1000° di una marna calcarea, miscela naturale di calcare e argilla, si forma l'ossido di calcio che successivamente si combina con la silice e l'allumina dell'argilla formando prodotti (silicato biocalcico e alluminato monocalcico) capaci di indurire con l'acqua.

Nel prodotto cotto restano non combinate parti degli ossidi di calcio, di silicio e di alluminio. Con aggiunta di acqua in quantità stechiometricamente controllata si può convertire l'ossido di calcio non combinato in idrossido di calcio e pertanto, alla fine del processo, la calce idraulica contiene una miscela di Ca(OH), silicato bicalcico (CasSiO.), alluminato monocalcico (CaAlzO4), oltre a silice e allumina non combinati. Il prodotto così ottenuto si comporta da legante idraulico soprattutto per la presenza del silicato e dell'alluminato di calcio, ma anche per la presenza di silice e allumina non combinate (e amorfe) capaci di reagire con l'idrossido di calcio.

Sostituisce la Pozzolana

In sostanza, la produzione di calce idraulica ha affrancato i costruttori dalla disponibilità di pozzolana, non sempre localmente reperibile, per la produzione di malte idrauliche meccanicamente più resistenti e capaci di indurire anche senza essere a contatto dell'aria.

Precursore del Cemento

La calce idraulica, la cui produzione industriale è iniziata nel XVIII secolo, può essere considerata il precursore del moderno cemento portland. Attualmente la produzione di calce idraulica con il processo sopra descritto è stata abbandonata e quasi totalmente rimpiazzata da prodotti ottenuti miscelando il cemento portland con una notevole percentuale di un filler (materiale inerte macinato finemente), generalmente calcareo, e piccole quantità di additivo aerante.

Prodotti a Base di Calce

  • Il grassello di Calce: si riferisce generalmente alla calce spenta (idratata), ottenuta dalla cottura di pietra calcarea con impurità inferiori al 10%.
  • Il latte di calce: si ricava diluendo il grassello fino a ottenere uno sciroppo denso, utilizzato per la tradizionale pittura a calce.
  • La calce idrata in polvere: si ottiene con un trattamento speciale per ottenere calce idrata in polvere.
  • La calce idraulica in polvere: si ottiene dalla cottura di pietre calcaree contenenti argilla.

Calce (Calce Aerea, Grassello, Calce in pasta, Calce dolce, Calce di fossa, ecc)

Per Calce si intende generalmente (e storicamente) la calce spenta, macerata nelle fosse e fornita in pasta con abbondanza d’acqua. Tale materiale assume definizioni diverse, da luogo a luogo, ciononostante si intende sempre la medesima materia. La calce è ottenuta dalla calcinazione in forni, di calcari più o meno puri, colti dai fiumi o cavati dai monti, a temperature fra i 900°C ed i 1000°C. Durante la cottura, i calcari, ovvero il carbonato di calcio (CaCO3 ), si suddivide in Ossido di Calcio (CaO) e anidride carbonica (CO2 ). L’ossido di calcio e detto anche Calce viva. La Calce viva viene bagnata (estinta), con grande produzione di calore, producendo la Calce spenta. La calce spenta [Ca(OH)2 ], fornita in pasta, e ciò che viene conosciuto come Calce Aerea, Grassello, Calce in pasta, Calce dolce, Calce di fossa, ecc. ed e sicuramente il più tradizionale ed antico dei leganti. La calce aerea o grassello, indurisce solo con l’azione dell’aria, su supporti relativamente asciutti.

Laddove la calce aerea non e raggiunta dall'aria e/o si trova in ambiente permanentemente umido (nelle fondazioni, in muri costantemente sottoposti alla presenza d’acqua, ecc.), il processo di indurimento (vedi CARBONATAZIONE) non ha mai inizio. La calce aerea lasciata a macerare in una fossa, coperta d’acqua e/o sabbia umida (pertanto bagnata e senza aria), può rimanere sottoforma di grassello per tempi indefiniti. Per contro, quando alla calce (o malte di calce) edato modo di asciugare, l’acqua d’impasto evapora dando modo alla anidride carbonica nell’aria (CO2 ) di ricongiungersi con l’idrato di calcio [Ca(OH)2 ], lapidificando la materia in un carbonato di calcio dalle caratteristiche chimiche simili al carbonato originario precedentemente cotto nel forno.

Ovvero: Ca(OH)2 - H2O + CO2 = CaCO3

Nella preparazione delle malte, per rendere la calce aerea più resistente, si può aggiungere ad essa della calce idraulica naturale o della pozzolana. Aggiunte di cemento sono sconsigliate, perche il cemento snatura le proprietà della calce e la arricchisce di sali solubili molto sgraditi nel restauro.

La calce aerea viene usata prevalentemente per:

  • formazione di maltine da stabilitura e stucchi colorati;
  • acqua di calce;
  • latte di calce;
  • calce di latte.

La Calce Idraulica Naturale (NHL) è una calce con proprietà idrauliche composta da calcari più o meno argillosi o silicei (compreso gesso), da spegnere con o senza macinazione. Essa ha proprietà di presa ed indurimento quando mescolata con acqua e per reazione con l'anidride carbonica dell'aria (carbonatazione). Le proprietà idrauliche derivano esclusivamente dalla particolare composizione chimica della materia prima naturale.

La Calce Formulata (FL) è una calce con proprietà idrauliche composta principalmente da Calce aerea(CL) e/o Calce idraulica naturale (NHL) con l'aggiunta di materiale idraulico e/o pozzolanico.

La Calce Idraulica (HL) è un legante costituito da calce ed altri materiali come il cemento, loppa d'altoforno, ceneri volanti, filler ed altri materiali idonei. Essa ha la proprietà di presa ed indurimento sott'acqua.

Calce Aerea vs. Calce Idraulica: Differenze e Utilizzi

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

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.

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.

È preferita 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.

TAG: #Idraulica

Potrebbe interessarti anche: