Nel campo dell’edilizia e del restauro, i termini malta, calce e calcestruzzo sono spesso utilizzati, a volte interscambiati, ma presentano caratteristiche e usi distinti. Comprendere le differenze tra questi materiali è fondamentale per scegliere il prodotto giusto in base alle esigenze specifiche di un progetto.
Cos'è la Malta?
La malta è una sostanza pastosa che ha la proprietà di indurire e di aderire ai materiali da costruzione; utilizzata principalmente per la realizzazione di murature, intonaci e finiture, è composta da aggregati (sabbia, cocciopesto, pozzolane), un legante (calce, cemento o una combinazione di entrambi) e acqua.
Misurare accuratamente le proporzioni degli ingredienti. Aggiungere gradualmente l’acqua alla miscela secca, mescolando continuamente fino a ottenere una consistenza pastosa e lavorabile.
Calce: Un Legante Antico
Per calce si intende generalmente e storicamente la calce aerea; la calce è un legante antichissimo ottenuto dalla calcinazione di pietre calcaree (carbonato di calcio) più o meno pure, cotte ad una temperatura compresa tra i 900°C e 1.100°C. Calce viva (ossido di calcio, CaO): prodotta dalla cottura del calcare.
Già in epoca antichissima la calce spenta veniva utilizzata come legante mista con pozzolane e cocciopesto per la preparazione di malte, intonaci e finiture pozzolaniche. Apprezzata per la sua capacità di migliorare la lavorabilità e la traspirabilità delle malte, oltre che per le sue proprietà antibatteriche e di resistenza ai sali.
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.
La calce è stata abbandonata, negli ultimi 50 anni, a favore del cemento che garantisce una più facile lavorabilità. Ma ora sta ritornando protagonista degli intonaci, richiesta per una serie di caratteristiche, prima fra tutte il comportamento igroscopico.
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.
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.
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 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.
Produzione della Calce Idraulica
Inserendo argilla nella miscela 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.
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.
Calce Idraulica: il 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.
La "diluizione" del cemento con il filler consente così di ottenere prestazioni fisico-meccaniche (porosità, resistenza, modulo elastico ecc.) molto simili a quelle della calce idraulica originale, mentre lo sviluppo di aria (in forma di microbolle) conferisce alla malta quelle caratteristiche di plasticità necessarie per l'applicazione su superfici verticali (intonaci). Il comportamento è simile, ma non si tratta di calce!
La riscoperta della calce
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.
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.
Cemento: Un Legante Moderno
Il cemento o clinker è un legante moderno (1824 brevetto del cemento Portland) ottenuto dalla cottura di marne naturali o miscele di calcari e argilla, a temperature comprese fra i 1200 e i 1500°C. Il cemento è il legante maggiormente impiegato per le costruzioni di murature nelle opere moderne. Esistono diverse tipologie di cemento in commercio, tutti additivati con gesso come regolatore di presa.
Il cemento è il legante maggiormente impiegato per la realizzazione di malte e calcestruzzi nell’edilizia contemporanea; la sua produzione ha un impatto negativo nella produzione di CO2. I tipi di cemento in commercio sono: il cemento d’altoforno, il cemento pozzolanico, il cemento Portland, il cemento bianco. Tutti questi tipi di cemento sono additivati con gesso con funzione di regolatore di presa.
Il termine cemento, in realtà, indica un insieme di materiali simili per composizione e caratteristiche. Con cemento, infatti, si intende un legante idraulico che, se miscelato con acqua, dà origine ad una pasta con capacità adesive e che si indurisce. I materiali utilizzati, però, possono essere differenti. L’utilizzo dei primi leganti in edilizia risale addirittura all’epoca degli Egizi nel III millennio a.C.
Il cemento si compone di silicati e alluminati di calcio, ottenuti dalla cottura di calcare, argilla o marna. Questo materiale, denominato clinker, è macinato con del gesso e venduto in polvere. Questa polvere, in fase di utilizzo, viene miscelata con dell’acqua, che lo idrata e genera una reazione chimica con i granelli di polvere, che si uniscono l’uno all’altro.
I principali costituenti dei cementi indicati dalla norma sono clinker di cemento Portland, loppa granulata d’alto forno, pozzolana naturale, pozzolana naturale calcinata, cenere volante silicea, cenere calcica, scisto calcinato e fumi di silice. Questa suddivisione è stata effettuata sulla base di quanto in uso in Europa al momento dell’emanazione della normativa.
Cemento Portland
La produzione del cemento Portland è più energivora e specialistica perché mira ad ottenere alte prestazioni in termini di resistenza, idraulicità, rigidità e rapidità di presa.
Differenza tra Malta e Calcestruzzo
La differenza principale tra malta e calcestruzzo sta nella composizione e nell’uso: la malta è composta principalmente da aggregati, calce e/o cemento ed acqua. È una miscela più fine e meno resistente rispetto al calcestruzzo.
Il calcestruzzo è composto da sabbia, ghiaia o pietrisco, cemento ed acqua. È una miscela più robusta e resistente rispetto alla malta.
Calcestruzzo: Un Materiale Versatile
Il calcestruzzo come viene impiegato oggi è un materiale da costruzione composto principalmente da cemento, aggregati (sabbia e ghiaia) e acqua. La composizione del calcestruzzo varia sensibilmente in base alle finalità d’uso. Il calcestruzzo moderno è molto diverso dal calcestruzzo romano noto anche come “Opus Caementicium” utilizzato nell’antica Roma, famoso per la sua durabilità e le proprietà uniche che gli hanno permesso di resistere per millenni. L’Opus Caementicium si compone di calce, pozzolana, cocciopesto, sabbia ed acqua.
Per quanto riguarda gli inerti, questi materiali possono essere ricavati da diverse tipologie di rocce, così come si possono usare sabbia e ghiaia naturali. L’ampio utilizzo in edilizia deriva dalle sue proprietà e caratteristiche, che lo rendono adatto all’esecuzione di opere di diverse forme e dimensioni.
Di per sé ha una forte resistenza alla compressione, mentre è più debole in trazione. Per questo, viene rinforzato con elementi in acciaio, acquisendo così il nome di calcestruzzo armato, spesso chiamato (in modo non del tutto corretto) anche cemento armato. Per questo viene usato molto anche per costruire opere come ponti, dighe e grandi costruzioni.
Oltre ai pregi, va detto che il cemento armato è un materiale pesante, con scarse capacità di isolamento termoacustico e sensibilità all’umidità di risalita.
Magrone
Il magrone è un particolare tipo di calcestruzzo realizzato usando poco cemento.
Impatto Ambientale
La produzione di cemento è una delle attività industriali più impattanti dal punto di vista ambientale: si stima che contribuisca da sola a circa l’8% delle emissioni globali di CO₂. Questo è dovuto principalmente al processo di clinkerizzazione, durante il quale la calcinazione del calcare (CaCO₃) in calce viva (CaO) rilascia grandi quantità di anidride carbonica.
Riduzione del contenuto di clinker: L’impiego di cementi compositi (es. CEM II (cemento Portland composito) contiene clinker in percentuali comprese tra il 65% e l’89%, con aggiunte minerali come pozzolana, calcare, cenere volante o loppa d’altoforno.
Applicazioni e Scelta del Materiale
Nell’edilizia residenziale e infrastrutturale, si scelgono spesso cementi in classe 42,5 o 52,5 (con resistenza media o alta), in funzione dei carichi strutturali e delle condizioni ambientali.
La preparazione del calcestruzzo in cantiere richiede attenzione alla corretta dosatura dei materiali, alla sequenza di miscelazione e all’uso di materie prime certificate. È fondamentale che il calcestruzzo sia lavorato entro 90 minuti dalla miscelazione per evitare la perdita di lavorabilità.
Tabella Comparativa: Calce Idraulica vs Cemento
| Caratteristica | Calce Idraulica | Cemento |
|---|---|---|
| Composizione | Calcare marnoso cotto o miscela di calce aerea e pozzolane | Clinker macinato con gesso |
| Indurimento | Aria e acqua | Acqua (legante idraulico) |
| Resistenza meccanica | Inferiore al cemento | Superiore alla calce |
| Traspirabilità | Alta | Bassa |
| Impatto ambientale | Inferiore | Superiore |
| Utilizzo | Restauro, bioedilizia, ambienti umidi | Costruzioni moderne, infrastrutture |
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