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LA STORIA DELLA CALCECos'è la Calce
 

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-------Fenomeni di degrado

Degrado dei materiali e problemi di compatibilità

I diversi fenomeni di degrado delle murature esistenti sono essenzialmente dovuti alla presenza di acqua, sia essa di risalita o ricevuta direttamente dall’aria o dalle piogge. Dal punto di vista fisico, l’acqua, per fenomeni di soluzione e/o evaporazione può essere causa di un impoverimento delle componenti delle malte esistenti (dilavamento dei leganti aerei) e/o essere responsabile di possibili coazioni interne (variazioni volumetriche, effetto gelo-disgelo, cristallizzazione dei sali idrosolubili ed eventuale formazione di efflorescenze superficiali). Dal punto di vista chimico, la compresenza di costituenti reattivi (solfati, alcali) può attivare fenomeni espansivi e fessurativi legati alla formazione di ettringite e thaumasite, o connessi alla nota reazione alcali-aggregato (Collepardi, 1991). Tali fenomeni possono avvenire nella muratura esistente in virtù della tipologia dei materiali presenti, ossia del tipo di malta (legante ed inerte) e del tipo di elemento resistente (mattone o pietra), oppure, in situazioni non potenzialmente pericolose, a causa dell’apporto di materiali incompatibili in fase d’intervento. Tra i prodotti impiegati nel consolidamento, le miscele organiche (resine sintetiche) pur dotate di una fluidità molto elevata (che ne permette l’iniezione in fessure sottili) e di una buona resistenza chimica, non forniscono sufficienti garanzie di durabilità. Esse presentano una bassa resistenza agli stress termici, possono dar luogo a reazioni esotermiche anche dannose per la muratura, ed hanno una scarsa resistenza al fuoco e difficoltà d’adesione in caso d’umidità, spesso presente nelle murature storiche. Dal punto di vista meccanico, infine, sviluppano resistenze e rigidezze troppo elevate, che possono indurre squilibri nella risposta strutturale del muro riparato. Tra le miscele di tipo inorganico (calci e cementi) i cementi presentano particolari problemi di compatibilità con i materiali originari delle murature. La presenza di costituenti reattivi rende elevato il rischio di attivazione di fenomeni espansivi e fessurativi legati alla reazione con il gesso o gli aggregati. Rispetto alle calci, essi hanno anche una maggior tendenza al dilavamento di sali solubili a prodotto idratato. Tuttavia, anche nell’ambito delle calci, la scelta del materiale più idoneo alle murature esistenti è affetta da incertezze che si collocano addirittura in fase di definizione del prodotto. Di fatto, la famiglia delle "calci" ingloba tre tipologie di prodotti: la calce aerea, quella idraulica e quella idraulica naturale. Dal punto di vista dei materiali per il restauro, il primo è un legante aereo, e quindi con bassissime caratteristiche meccaniche e di resistenza all’umidità. Per contro, la calce idraulica deriva essenzialmente dal cemento tagliato con filler o calce aerea. Le calci idrauliche così denominate, in definitiva, sono quindi semplicemente dei cementi di scarsa resistenza, con potenziali effetti negativi sulla durabilità degli interventi (pericolo di formazione di ettringite e thaumasite, elevato contenuto di sali idrosolubili apportati dall%#146aggiunta di legante aereo). La normativa vigente (D.M. 31/08/72) è in questo senso ancora carente poichè non propone alcuna differenziazione né in termini produttivi nè di materia prima tra calci idrauliche naturali e artificiali, ma solo dei valori limite minimi di resistenza meccanica comuni a tutte le tipologie di calce e quindi non efficaci per una loro caratterizzazione distintiva. Il migliore approccio all’argomento calce è fornito attualmente dalla normativa europea UNI EN 459-1 che introduce, oltre alla semplice classificazione delle calci in base alle resistenze meccaniche, anche importanti specifiche chimico- fisiche della materia prima e del prodotto finito, affinchè si possa parlare di calce idraulica naturale anzichè solo di calce idraulica. Solo la calce idraulica prodotta secondo i canoni della UNI EN 459-1, ovvero ottenuta dalla cottura di calcari argillosi a temperature inferiori ai 1250°C può essere definita naturale e quindi garantire nel panorama delle calci esistenti caratteristiche idrauliche, meccaniche, elasticità, basso contenuto di sali idrosolubili, assenza di reattività chimica in presenza di solfati, tali da garantire la necessaria durabilità negli interventi di consolidamento. Solo tale differenziazione prevista dalla UNI EN 459-1 garantisce, attualmente, differenze mineralogiche costitutive tra calci idrauliche e calci idrauliche naturali tali da far preferire queste ultime alle prime negli interventi di consolidamento. Sperimentazioni comparative tra calci idrauliche naturali e cementi applicate al restauro dimostrano come le prime, con caratteristiche fisiche di peso specifico, porosità, permeabilità al vapore, garantiscano alla muratura una migliore traspirabilità. Le miscele a base di calce idraulica naturale, inoltre, bene si prestano in fase produttiva a controlli della curva granulometrica e della finezza, in modo a garantire alla miscela una migliore capacità di riempimento di cavità e piccoli vuoti.La calce idraulica naturale, inoltre, sviluppa un minor calore d’idratazione rispetto al cemento e presenta una buona inerzia termica, permettendo così di evitare coazioni interne in fase d’indurimento e garantendo una migliore aderenza. Dal punto di vista meccanico, infine, le resistenze a compressione e le rigidezze delle miscele a base di calce idraulica naturale indurite hanno ordini di grandezza, rispetto alle miscele cementizia, confrontabili con quelli delle murature esistenti e presentano una maggiore stabilità nel tempo, anche in condizioni ambientali avverse.

Tipologie murarie e proposte d’intervento
Nell’ambito delle murature presenti sul territorio nazionale, le murature di pietra sono caratterizzate da un’estrema varietà tipologica e da forte irregolarità (sia in sezione che in facciata) e disomogeneità. Spesso, inoltre, la loro conformazione è assimilabile ad un muro multistrato (con paramenti esterni di conci di pietra e nucleo pressochè incoerente, che può costituire anche la maggior parte dello spessore), il cui collegamento trasversale, realizzato essenzialmente dalla malta tra i conci è carente o addirittura mancante. Lo strato di riempimento è generalmente caratterizzato dalla presenza di vuoti, distribuiti disordinatamente insieme ad inerti e malta. Gli inerti possono essere di varia natura (pietra di cava, ghiaia di fiume, laterizio) e di diverse forme e dimensioni (elementi ricavati da operazioni di taglio, ciottoli, zeppe), e può esservi presenza di terra, argilla, sostanze organiche, etc..; le malte sono generalmente di scarsa qualità e spesso non circondano completamente gli elementi resistenti. Contrariamente alle murature in pietra, le murature di mattoni presentano caratteristiche di regolarità ben riconoscibili sia riguardo alla tessitura che ai materiali (impiego di malta e mattoni, di caratteristiche determinabili con semplici prove di laboratorio). Il degrado di tali strutture è evidenziato essenzialmente da distacchi (mattoni e/o malta) e da fessurazioni più o meno diffuse I problemi strutturali delle murature in pietra sono da annoverare principalmente nella scarsa portanza (malta inconsistente o mancante, eccessiva presenza di vuoti, etc..), e nella debole connessione trasversale dei paramenti, che tendono a sviluppare meccanismi di collasso "anticipati" rispetto alla rottura per compressione del materiale, per fenomeni di uscita dal piano sia sotto carichi verticali (per instabilità dei singoli paramenti) sia sotto i carichi orizzontali (per espulsione localizzata di uno strato in presenza di carichi verticali deboli o per accentuazione dei fenomeni di instabilità in presenza di carichi verticali elevati). In tal senso, le tecniche d’intervento sono quindi rivolte al consolidamento del nucleo interno (iniezioni) ed al rafforzamento della connessione tra i paramenti esterni (collegamento trasversale, in presenza o meno di intonaci armati, iniezioni). Per le murature di mattoni, l’impiego delle iniezioni èinvece generalmente finalizzato al risarcimento delle lesioni, oppure, in situazioni particolari di degrado superficiale, alla realizzazione di una barriera sigillante all’ulteriore degrado. Inoltre, per entrambe le tipologie, quale integrazione al degrado delle malte può essere impiegata efficacemente la ristilatura dei giunti di malta. Una recente ricerca sperimentale ha messo in luce gli effetti dell’applicazione delle diverse tecniche di consolidamento (sia singolarmente che in combinazione) su murature in pietra multistrato. L’iniezione con miscele a base di calce naturale si sono dimostrate particolarmente adeguate allo scopo, migliorando il comportamento globale sia in termini di resistenza che di meccanismo di rottura, nel rispetto della compatibilità chimico-fisica e meccanica con le murature originarie. Alla luce di analoghi risultati sperimentali, si è infatti rilevato come l’uso di materiali ad elevata resistenza meccanica, come le miscele cementizie, oltre a non presentare sufficienti garanzie di compatibilità con i materiali esistenti, non consenta incrementi di resistenza nei muri consolidati significativamente più elevati di quelli ottenibili con miscele meccanicamente più compatibili con essi. La ricerca ha consentito, inoltre, la messa a punto di procedure sperimentali finalizzate ad ottimizzare la scelta della miscela (rapporto a/l, eventuale additivazione, etc.) al fine di rendere massima l’iniettabilità di murature in pietra. Il criterio si basa sulla selezione progressiva di miscele a base di calce idraulica naturale e consente di individuare la combinazione più appropriata del rapporto acqua/legante in relazione alla composizione della miscela (eventuale presenza di additivi). La selezione avviene mediante verifiche sperimentali dei requisiti reologici di fluidità e stabilità (prerequisiti per l’iniettabilità, misurati ai coni standardizzati e mediante ispezioni visive) e di iniettabilità del supporto (valutata in base a simulazione dell’iniezione entro cilindri trasparenti riempiti con il materiale da consolidare).

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