Intonaci di calce naturale, il loro rapporto con aria e acqua, proprietà peculiari e piccoli segreti

Quando si affronta la scelta di un intonaco per una superficie edificata esposta agli agenti atmosferici, pur contemplando il fascino degli intonaci naturali di calce, sorge spesso il dubbio delle prestazioni che l’intonaco di calce possa offrire in termini di durata e resistenza agli agenti atmosferici.

In questo articolo si affronteranno gli intonaci naturali con l’obiettivo di razionalizzare quei dati tecnici e quelle procedure che, per la loro complessità, rendono gli intonaci di calce di difficile inquadramento normativo.

Richiesta di mercato, normative e certificazioni

Partendo dall’analisi degli intonaci richiesti dal mercato edile possiamo stabilire che questa nostra età contemporanea sta vivendo una duplice tendenza e una duplice richiesta.

Da un lato, la fetta più ampia del mercato, richiede intonaci al alte prestazioni, rispondenti ai parametri di normative specifiche. Dall’altro lato vi è la richiesta di intonaci naturali di calce che, trainata dalle nicchie del restauro e della bio architettura, si sta diffondendo sempre più anche nell’edilizia civile.

Gli intonaci di calce che caratterizzano i centri storici dei centri abitati ed i monumenti tutelati, spesso non superano lo scoglio del tutto contemporaneo della rispondenza alla normativa specifica in materia di resistenza al vento piuttosto che di impermeabilità.

Non perché un intonaco di calce non possa essere resistente al vento o impermeabile, per renderlo tale si presuppone un metodo esecutivo ed una procedura, sia nella composizione che nell’esecuzione dell’intonaco stesso.

Tale procedura non è facilmente collocabile nei parametri di certificazione, soprattutto se parliamo di un intonaco miscelato in cantiere e non pre-miscelato in sacchetti. Tuttavia un intonaco di calce composto con specifiche accortezze tecniche, adeguate di situazione in situazione, può dare prestazioni assolutamente invidiabili.

  

Il rapporto dell’intonaco di calce con aria e acqua, un amore antico

L‘intonaco di calce idrata nasce dal calcare cotto e disciolto in acqua, quindi miscelato, nuovamente mescolato ed impastato con inerti ed acqua. Steso sulla superficie bagnata ed esposto all’aria, con l’aria e l’anidride carbonica in essa contenuta si genera il processo di carbonatazione che indurrà il consolidamento dell’intonaco.

Una volta asciutto l’intonaco di calce presenterà delle microstrutture alveolari che ne determineranno le proprietà termiche, igrometriche e meccaniche.

La composizione ed il comportamento chimico-fisico dell’intonaco di calce, se ben gestito, può offrire soluzioni per l'isolamento e la gestione termoclimatica degli edifici. Così come è accaduto per secoli negli edifici storici. La resistenza termoclimatica è garantita dalla micro porosità tipica dell’intonaco di calce.

Dal punto di vista chimico sono state condotte delle analisi che possono fornirci dei parametri di confronto e valutazione del rapporto dell’intonaco di calce con l’acqua e l’aria

 

  

Proprietà isolanti dell’intonaco di calce

Le proprietà isolanti dell’intonaco di calce sono strettamente connesse alla struttura microporosa che si determina e crea in fase di carbonatazione.

La carbonatazione esiste sia per gli intonaci di calce idrata che per quelli di calce idraulica NHL tuttavia la carbonatazione della calce NHL è residuale ed inferiore, motivo per cui potrebbe essere utile aggiungere una piccola quantità di grassello anche negli intonaci di calce idraulica, poiché la calce idrata o grassello intensifica l’attività di carbonatazione negli intonaci di calce idraulica.

L'aggiunta di calce idrata (Ca(OH)₂) a impasti a base di calce idraulica (NHL) modifica il comportamento del materiale, con effetti da valutare attentamente in relazione agli obiettivi da perseguire, nello specifico:

 1. Processo tipico di carbonatazione nella calce idraulica NHL

• La calce idraulica contiene una frazione di Ca(OH)₂ non reagito (10-30% in peso) che subisce una forma di carbonatazione secondaria: Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O
• La carbonatazione residua contribuisce al 5-15% della resistenza finale, raggiungibile in mesi o anni.

2. Effetti dell'aggiunta di calce idrata

• Aumento della porzione carbonatabile, potenziando la traspirabilità (μ da 12 a 18)
• Riduzione della densità da 1.8 a 1.5 g/cm³, con incremento dell'isolamento termico
• Diminuzione della resistenza a compressione da 5-7 N/mm² a 2-3 N/mm²

Alla luce degli studi sopra esposti, se il nostro fine sarà quello di aumentare le proprietà isolanti dell’intonaco, si renderà utile utilizzare un impasto di calce idrata Ca(OH)₂, nelle latitudini ove il clima lo consente, ed aggiungere calce idrata all’impasto di calce idraulica nelle regioni dal clima rigido e umido.

Poiché la formazione di microcamere d'aria all'interno della matrice calcarea deriva esclusivamente dal processo di carbonatazione, nel dettaglio:

• Durante l'indurimento, Ca(OH)+CO₂→CaCO₃ + H₂O si crea una rete porosa interconnessa
• Studi recenti riportano valori di conducibilità termica fino a 0.113 W/(m·K) testati su strati di 46 mm

  

Inerti naturali coibentanti compatibili con la calce naturale

Per conferire ulteriori proprietà isolanti all’intonaco di calce si possono infine aggiungere inerti isolanti. Tra le varie sperimentazioni analizzate, citerò tre materiali di particolare interesse; l’addizione di perlite, fibre e aerogel di silice.

Tre materiali naturali che non presentano effetti dannosi per la salute umana:

• Perlite: La perlite è una roccia vulcanica amorfa, caratterizzata da una struttura porosa e leggera, che si espande a temperature elevate (800-1000°C). Questo processo di espansione genera microcavità che conferiscono alla perlite ottime proprietà isolanti connesse alla peculiare leggerezza, rendendola un materiale estremamente interessante per molti utilizzi.
  
• Fibre: le fibre di derivazione vegetale hanno una funzione di inerte isolante
  
• Aerogel di silice: composto per circa il 99.8% di aria e per il 0.2% di silice amorfa, presenta una struttura porosa minuta con nanoporosità, che lo rende il solido più leggero conosciuto, mille volte meno denso del vetro

Gli inerti isolanti di origine naturale, inseriti negli intonaci naturali, migliorano l'isolamento termico attraverso una combinazione di effetti fisici legati alla loro morfologia e composizione, con efficacia quantificabile in base alla densità e alla distribuzione dei pori.

Struttura microporosa

• L'aria contenuta nelle microcamere (0.1-5 μm) riduce la conducibilità termica a 0.113-0.317 W/(m·K), con diminuzioni fino al 75% rispetto agli intonaci compatti.
• La discontinuità termica tra matrice solida e gas intrappolato genera resistenza al passaggio di calore

Dinamica dei materiali

• L'aggiunta di perlite espansa (fino al 40% vol.) aumenta la porosità al 35%, riducendo la densità a 650 kg/m³
• Aerogel di silice (40-80% vol.) crea nanostrutture con conduttività di 0.0208-0.2287 W/(m·K), 3.4 volte inferiore agli intonaci tradizionali

 

 

Traspirabilità

La traspirabilità degli intonaci naturali a base di calce, che tutti conosciamo, ha importanti ricadute anche sulla qualità dell'aria interna all’edificio, determinata da meccanismi igrotermici e chimici complessi.

Agisce sui seguenti ambiti principali:

1 - Regolazione dell’umidità - Dinamica igrometrica e gestione del vapore acqueo

La struttura micro-porosa degli intonaci calcarei consente una permeabilità selettiva (Sd 0.2-0.5 m) che:

• Assorbe fino a 90 g/m²h di vapore acqueo in condizioni di umidità elevata
• Rilascia gradualmente l'umidità assorbita quando l'aria diviene più secca, mantenendo un range ottimale di 40-70% RH
• Riduce del 75% i picchi di condensazione interstiziale rispetto agli intonaci cementizi

2 - Controllo microbiologico - Effetti sulla qualità dell'aria:

• Prevenzione del 92% delle formazioni micotiche legate all'umidità di risalita o ristagno
• Eliminazione naturale del 65% dei Composti Organici Volatili per le proprietà di adsorbimento dell’intonaco di calce.

3 - Azione antimicrobica e controllo del pH

L'alcalinità intrinseca (pH 12.5-13) della calce idraulica naturale:

• Inibisce la proliferazione batterica e fungina, riducendo del 85% le spore
• Neutralizza gli acidi organici prodotti dalla decomposizione biologica
• Mantiene un ambiente superficiale ostile alla colonizzazione biopatina.

   

Resistenza all’aria ed all’acqua

Uno dei temi che si pone nella scelta di un intonaco di calce destinato alle superfici esterne è la resistenza agli agenti atmosferici.

Per quanto riguarda la resistenza all’aria ed al vento va innanzitutto fatto un distinguo tra aria salmastra ed aria dolce.

Chiaramente in ambiente litoraneo dove la salsedine è trasportata dal vento avremo fenomeni di erosione degli intonaci di maggiore intensità, del resto sono pochi i materiali che non vengono messi a dura prova dalla salsedine. Tuttavia tale fenomeno si presenterà con progressiva lentezza diluita nel tempo.

  

 

 

Analizzando le immagini soprastanti possiamo apprendere come l’erosione, dettata in entrambi i casi dall’esposizione agli agenti atmosferici, ha delle varianti legate alla salinità dell’aria e quindi al potere erosivo del sale di sodio.

Possiamo dedurre altresì che l’erosione avviene molto lentamente a partire dalle aree di ritiro ed asciugatura dell’acqua, determinatasi nella fase esecutiva dell’intonaco, che a seconda della modalità di stesura e compressione superficiale avviene con tempi diversi ma con geometrie ricorrenti.

Nell’immagine sottostante un intonaco cinquecentesco con lamatura superficiale a ferro, quindi dalla superficie compressa e traslucida che, nonostante l’esposizione agli agenti atmosferici presenta una minore erosione.

 

 

Dalle casistiche analizzate il grado di resistenza agli agenti atmosferici è dettato, oltre che dalla composizione dell’intonaco, dal metodo e dalla tecnica esecutiva.

Risulta così evidente che in ambienti particolarmente ventosi risulterà utile eseguire intonaci più compatti e pressati in superficie e dalla granulometria sottile.

In linea generale la resistenza ciclica dell’intonaco di calce si basa sui principi fisici e parametri di seguito analizzati :

• Elasticità meccanica (modulo di Young 0.5-3 GPa)
• Autorigenerazione superficiale per ricarbonatazione
• Resistenza al gelo garantita da struttura porosa aperta (>15% vol. aria)

Test di invecchiamento accelerato mostrano:

• Perdita massa <1% dopo 50 cicli gelo-disgelo
• Resistenza a compressione mantenuta >2 N/mm²

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