Calce aerea e calce idraulica

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. Nella pratica, si distinguono diverse tipologie di prodotti.

  • Calce viva in zolle: (ossido di calcio).
  • Calce viva magnesiaca in zolle: (ossido di calcio e di magnesio in rapporti variabili).
  • Calce idrata o calce spenta: può derivare anche dalla calce viva magnesiaca e allora sarà una calce idrata magnesiaca. Si distingue in:
    – fiore di calce, con un contenuto di idrossido di calcio e di magnesio superiore al 91%;
    – calce idrata da costruzione con un contenuto di idrossido di calcio e di magnesio superiore all’82%.

  • Grassello.
  • Calce idraulica classica: è consigliata per lavori di restauro del patrimonio artistico e di edifici del recente passato, per evitare discrepanze di materiale rispetto ai materiali utilizzati a suo tempo.
  • Calce idraulica commerciale o cementino: miscela costituita dal 10-15% di cemento portland e dall’85-90% di calcare. Il tutto macinato in polvere fine.

Calci aeree

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. La calce è detta grassa quando dà una massa molto plastica la quale rende le malte più lavorabili e più omogenee.

Questi prodotti, in funzione dello stato di avanzamento nella produzione, si suddividono nell’elenco sotto riportato.

  • Calce viva in zolle. Per essere utilizzata come legante deve essere “spenta”, ossia idratata per aggiunta di un eccesso di acqua. Tale sistema era usato soprattutto nel passato. L’acqua è assorbita dalla massa che si gonfia e si screpola, raggiungendo una temperatura di oltre 100 °C. Quando l’acqua assorbita è sufficiente per il completo spegnimento, l’impasto assume l’aspetto di una poltiglia lattiginosa (latte di calce) che, lasciata raffreddare e sedimentare, si trasforma in una massa bianca, plastica e untuosa. Lo spegnimento si conclude con una stagionatura della massa in apposite vasche, in cui il grassello è ricoperto da sabbia per ridurre il contatto con l’aria, e la susseguente formazione di carbonato. Nel caso in cui l’idratazione sia incompleta, essa continua quando il materiale è in opera, provocando rigonfiamenti localizzati. Questi difetti, noti come bottaccioli o calcinaroli, sono tipici degli intonaci realizzati con calce non perfettamente spenta. Sono costituiti da piccoli crateri nell’intonaco, prodotti dal sollevamento e dal distacco della malta sovrastante il granulo che si è idratato in ritardo.
  • Calce idrata in polvere. Si ottiene spegnendo la calce viva in stabilimento con una quantità stechiometrica di acqua, nei cosiddetti idratatori. L’esotermicità della reazione permette di ottenere un prodotto finale consistente in una massa secca polverulenta. Come accennato, le norme distinguono la calce idrata da costruzione dal fiore di calce.
  • Grassello. È una dispersione in acqua di cristalli di idrossido di calcio. Questi, per la loro piccolissima dimensione, impartiscono alla pasta plasticità e una caratteristica untuosità al tatto. Si ottiene spegnendo la calce viva in un eccesso di acqua o aggiungendo acqua all’idrato in polvere.

Azione legante

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. La carbonatazione penetra con difficoltà in profondità e il processo di indurimento è molto lento.

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. Il grado di carbonatazione è in stretta relazione con la granulometria della sabbia: se la sabbia è bene assortita, cioè è tale che l’aggregato presenta solo un piccolo volume di vuoti, l’anidride carbonica e, di conseguenza la carbonatazione, avanza in profondità con difficoltà.

L’indurimento dell’impasto avviene perché la fase acquosa si satura in idrossido di calcio. Dal velo liquido che riveste i granuli, si separano i cristalli di carbonato neo-formati. Essi sono dotati di buon potere di aderenza sia verso gli elementi lapidei sia tra loro, costituendo il mezzo cementante del prodotto indurito. 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. Nella costruzione di murature è necessario saturare con acqua, prima della messa in opera, i laterizi o la pietra, nel caso che questa sia porosa, per impedire che sia sottratta acqua alla malta per capillarità. Per conservare la malta umida non si può bagnare il manufatto dall’esterno, a causa della solubilità dell’idrossido.

Le malte di calce e sabbia sono composte, in genere, da 1 volume di grassello e 3 volumi di sabbia o di 1,5 parti in peso d’idrato in polvere per 10 parti di sabbia.

Di maggiore importanza, ai fini pratici, sono le malte ternarie costituite da calce, gesso, sabbia o da calce, cemento portland e sabbia. In entrambe. la calce ha la funzione di migliorare la “scorrevolezza” dell’impasto. Nei climi freddi, al di sotto di 5°C o quando si prevedono abbassamenti bruschi di temperatura, si preferisce impiegare miscele più ricche di cemento in modo che, già alle brevi stagionature, si raggiungano buone resistenze meccaniche. Viceversa, nella stagione calda il contenuto di calce deve essere aumentato per rallentare la velocità di indurimento.

Con le malte di calce, sabbia e cemento si può collegare ogni tipo di pietra, mattone o prefabbricato, a eccezione dei manufatti di gesso i quali sono incompatibili con il cemento che subisce, da parte del gesso, in presenza di umidità, un attacco distruttivo.

La calce magnesiaca, laddove disponibile, è utilizzata più spesso di quella calcica: essendo più scorrevole permette una più rapida lavorazione, con contenimento dei costi della manodopera. Infatti, l’ossido di magnesio si produce nel forno prima dell’ossido di calcio (per la più bassa temperatura di decomposizione del carbonato di magnesio rispetto a quello di calcio) e, a fine cottura della calce, esso sarà leggermente stracotto e si idraterà un poco più lentamente dell’ossido di calcio.

Calci idrauliche

La calce idraulica possiede discrete proprietà idrauliche, le sue malte cioè possono venire in contatto con l’acqua, senza disciogliersi. Infatti, oltre all’ossido o all’idrossido di calcio, nella calce idraulica sono presenti prodotti capaci di indurire e di resistere all’azione dilavante dell’acqua.

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. Per la presenza di prodotti in grado di reagire con l’acqua, lo spegnimento della calce idraulica è eseguito aggiungendo solo la quantità di acqua necessaria a trasformare l’ossido nel corrispondente idrossido di calcio. Se, infatti, anche il silicato e l’alluminato di calcio fossero idratati durante lo spegnimento, essi non potrebbero poi esplicare le loro caratteristiche idrauliche in fase di impiego. Dopo lo spegnimento, la miscela, detta grappier, è unita alla frazione separata in precedenza: il tutto costituisce la calce idraulica.

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. 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. Il tempo di inizio presa è minore di 4 giorni.

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. Sono utilizzate per opere che sopportano carichi non eccessivi, per rivestimenti e per malte di sottofondo quando l’ambiente non è aggressivo.

Si possono preparare anche calci idrauliche pozzolaniche o di altoforno. Queste sono miscele polverulenti di pozzolana o di loppa di altoforno basica granulata con ossido di calcio.

Si trovano in commercio, sotto il nome di calce idraulica (cementino), anche prodotti che sono ottenuti adulterando il cemento portland con una notevole quantità di calcare macinato a finezza di cemento e con aggiunte di additivi plastificanti-aeranti. Queste “pseudo” calci idrauliche sono più plastiche e scorrevoli, hanno tempi di presa più rapidi, resistenza a compressione a tempi brevi più elevata rispetto alle calci idrauliche classiche, per cui sono, in genere, preferite a esse.