LA CALCE VIVA E LE VIRTÙ DELLE MALTE DI CALCE CALDA 

Le ‘malte di calce calda’, note in ambito anglosassone come ‘hot-mix lime mortars’, sono oggetto di attenzione degli specialisti del settore in virtù̀ delle caratteristiche eccezionali loro attribuite.
Queste malte si distinguono per durabilità̀, tenacia, resistenza al gelo/sali e resa maggiore rispetto a quelle ottenute con l’utilizzo di calce idrata in polvere. Miscele facili e economiche che possono rappresentare la soluzione ideale per cantieri di restauro di edifici storici e interventi di bioarchitettura.
Le malte di calce calda sono preparate mescolando misure specifiche di calce viva, acqua, sabbia (o altri aggregati).
In fase d’impasto, la calce viva reagisce con l’acqua, sprigionando calore, si trasforma calce idrata. Le malte sono utilizzate ancora calde, mentre la reazione di idratazione è in atto. Il metodo di preparazione delle malte calde differisce da quello delle malte ordinarie (dove si fa uso di calce spenta calce che ha già reagito con l’acqua) e gli effetti del calore della sono a dir poco sorprendenti!

Terminologia

La terminologia sulla calce è definita dalla norma europea UNI EN 459:2010. La norma si applica alle calci da costruzione utilizzate come leganti per la preparazione di malte (da muratura e intonaci), altri prodotti da costruzione e per applicazioni in ingegneria civile. Nel documento non si fa alcun cenno alle malte di calce calda.
Una corretta definizione di malta di calce calda è  la seguente: ‘malta preparata miscelando calce viva, aggregati, acqua, eventuali aggiunte e additivi in modo che il processo d’idratazione dell’ossido di calcio avvenga in fase d’impasto e, nel caso di immediato utilizzo, anche in opera’.

Calce Viva

E’ la materia prima prodotta quando un calcare, CaCO3, è cotto in una fornace ad una temperatura di circa 850-900° C. In cottura si libera anidride carbonica e si forma ossido di calcio, CaO, altamente reattivo, noto appunto come ‘calce viva’.
A contatto con l’acqua, la calce viva reagisce generando grande quantità di calore (reazione esotermica) e si trasforma in calce spenta, Ca(OH)2: questo processo è noto come spegnimento.
Se la calce viva è spenta con un eccesso d’acqua, si ottiene calce idrata in pasta (grassello di calce). Viceversa se l’aggiunta di acqua è controllata, si ottiene un prodotto secco, la calce idrata in polvere.
In tutti casi, si parla di calci di tipo aereo (non idrauliche) che in opera induriscono attraverso la carbonatazione (reazione con l’anidride carbonica dell’aria). La carbonatazione ripristina essenzialmente la calce al suo stato inziale, formando un materiale chimicamente analogo al calcare di origine. Il processo nel suo insieme è noto come ‘ciclo della calce’.

Grassello o calce idrata in polvere

Il ‘grassello di calce’ si ottiene da calce viva, spenta con acqua in eccesso (senza aggiunta di aggregato). La calce e acqua reagiscono e formano una pasta, che normalmente viene lasciata maturare per alcuni mesi. Anche se la fase spegnimento genera calore, la successiva produzione della malta con grassello di calce avviene a temperatura ambiente.
Analogamente avviene quando le malte sono preparate con calce idrata in polvere. Poiché la calce idrata in polvere è già completamente spenta (processo che avviene mediante aggiunta controllata di acqua durante la fabbricazione industriale) la miscela con acqua e aggregato non determina nessun aumento significativo di temperatura.

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Preparazione di una malta di calce calda

Ci sono due metodi principali di preparare una malta di calce calda.

• Metodo 1
  La calce viva è aggiunta a sabbia e acqua in determinate proporzioni e il tutto accuratamente miscelato, in betoniera e/o mescolatrice. E’ necessario assicurarsi che l’acqua utilizzata sia sufficiente per idratare completamente la calce viva, in modo che sviluppi calore, senza asciugare impasto. D’altra parte troppa acqua ridurrebbe il calore della reazione e portare la malta ad essere troppo bagnata e inutilizzabile. Quando la calce viva è completamente idratata e l’impasto ancora caldo e ben miscelato, la malta è messa immediatamente in opera.

• Metodo 2
  La calce viva, collocata in un bacino, viene coperta di sabbia bagnata, in modo da formare una coltre che impedisce la fuoriuscita delle ‘esalazioni’ prodotte dalla reazione di idratazione. L’entità dell’estinzione (e lo sviluppo di calore a essa associata) è direttamente correlata alla quantità d’acqua contenuta nella sabbia umida o aggiunta in un secondo momento. L’impasto viene lasciato ‘maturare’ per un periodo di tempo (giorni, settimane o mesi) poi nuovamente miscelato e messo in opera. E’ ritenuto il metodo usato dagli antichi noto come spegnimento per ‘aspersione’ o ‘fossa coperta’.

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Perché impiegare le malte di calce calda

I vantaggi derivati dall’uso di questo tipo di malte trovano spiegazione nella generazione di calore durante l’impasto. Il calore:
– ha un effetto positivo sulle caratteristiche del legame aggregato-calce;
– crea nella malta una struttura di pori alterata.
Circa il primo punto, è noto che le malte di calce aerea presentano caratteristiche meccaniche modeste. Ciò è dovuto alla limitata fusione interparticellare che si sviluppa al contatto calcite-calcite e alla poca affinità dei cristalli di calcite con le superfici di quarzo (costituente principale di una sabbia ordinaria). Inoltre, contrariamente a quanto avviene nel caso dei leganti idraulici, che con l’idratazione sviluppano forme pseudo-aciculari di enorme sviluppo superficiale aderendo molto efficacemente all’aggregato, i cristalli di calcite sviluppano un’aderenza sporadica rispetto alle particelle che costituiscono l’aggregato.
Nella preparazione di una malta calda, il legame legante-aggregato è molto migliorato poiché l’azione caustica della calce, unitamente al calore sviluppato possono ‘alterare’ la superficie dell’aggregato ‘attivandola’ e quindi aumentandone l’affinità nei confronti dei cristalli di calcite formatisi a seguito della successiva carbonatazione. Inoltre alcune frazioni argillose, presenti nelle sabbie, a tali temperature possono sviluppare un’incipiente attività pozzolanica, altrimenti assente, mentre, se si prevedono deliberate aggiunte di pozzolana all’impasto, la loro azione può essere esaltata.
Rispetto all’influenza sulla microstruttura, è noto come i cristalli di portlandite (Ca(OH)2) tendono a ridursi dimensionalmente con il progredire del periodo di maturazione, perciò è ragionevole pensare che in una malta di calce calda i cristalli di portlandite e i pori siano più grossolani di quelli presenti nelle malte formulate con grassello. Inoltre, durante la carbonatazione ci si può aspettare che, sebbene intervengano dei cambiamenti microstrutturali sulla trasformazione del Ca(OH)2 in CaCO3, tali cambiamenti rispecchino comunque lo scheletro di macropori che si è sviluppato nella malta appena dopo la sua formazione. In una malta prodotta a caldo, poi, la presenza di vapore conseguente alla reazione esotermica di spegnimento, può portare allo sviluppo di una struttura a pori larghi e interconnessi, che contribuisce a migliorare le caratteristiche di durabilità, grazie alla capacità di resistere ai cicli di gelo/disgelo e di agevolare il trasporto dell’umidità. [Andrea Rattazzi, Conosci il Grassello di Calce. Edicom Edizioni 2007].

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Salute e sicurezza

La calce viva è molto reattiva, può causare irritazioni se inalata e/o ustioni anche gravi se entra in contatto con gli occhi o la pelle.
La calce è designata come materiale ‘pericoloso’, ma non ‘nocivo’, pertanto può essere impiegata in cantiere adottando adeguate procedure e utilizzando sempre i dispositivi di protezione individuale (DPI): guanti, occhiali e maschera antipolvere.
In cantiere deve inoltre essere disponibile una soluzione di acqua e zucchero per il lavaggio immediato della pelle o degli occhi in caso di contatto accidentale con la calce (le soluzione saline o i normali lavaggi oculari sono meno efficaci).
Attenzione: si noti che la maggior parte dei leganti usati in edilizia sono classificati ‘pericolosi’. Per legge (e buon senso) le stesse precauzioni di sicurezza sopra indicate sono richieste per i cementi, le calce aeree, le calce idrauliche, ecc.