Sali nelle murature: cause ed effetti

È quasi naturale che un immobile abbia dei difetti soprattutto per quegli edifici datati. Ciò è dovuto al fatto che nessun edificio è esente da manutenzione, in particolare per quegli immobili che hanno attraversato secoli.

I difetti possono anche essere il risultato di una costruzione errata, di una scarsa fattura, alla mancanza di una corretta pratica edilizia, alla mancanza o alla manutenzione errata e ad altri fattori.

Oltre ai fattori sopra indicati, ci sono diversi fattori che contribuiscono ai difetti di costruzione, inclusi fattori esterni, agenti biologici e materiale da costruzione stesso. Fattori esterni come aria, luce solare, umidità, contaminazione gassosa, suolo e così via. Ma oggi parliamo dei Sali.

Le tipologie di sali igroscopici

I principali tipi di sali igroscopici che interessano un manufatto edilizio, per semplicità, possono essere riassunti in tre gruppi:

1. gruppo dei solfati;
2. gruppo dei nitrati;
3. gruppo dei cloruri.

I solfati: da dove provengono e cosa provocano

Il gruppo dei solfati è il gruppo più importante ed il più frequente. I solfati sono i sali dell’acido solforico e sono presenti sulla crosta terrestre in tutti i materiali da costruzione.

Questi sali, allo stato latente, sono per lo più non igroscopici, ma possono comunque assorbire acqua in grande quantità. Oltre ad essere già presenti nel materiale da costruzione, i solfati possono essere introdotti all’interno di una muratura, dall’umidità di risalita e di permeazione per via capillare; risalgono poi nella struttura muraria sempre grazie al veicolo acquoso, depositandosi e concentrandosi nello strato sub-superficiale delle pareti, non più in soluzione, durante la fase di evaporazione dell’umidità nell’ambiente esterno.

I solfati, sotto forma di acido solforico, possono interessare superficialmente una struttura, in quanto trasportati sempre in soluzione dal vapore acqueo dell’aria e/o dalla pioggia battente (piogge acide).

La maggior parte dei danni che subiscono i materiali da costruzione sono causati dai solfati dell’acido solforico.

Questi danni sono individuabili, come detto in precedenza, nella decoesione del materiale, e cioè corrosione superficiale sotto forma di “sabbia” o sfaldamento stratificato.

I solfati (sodio, potassio, magnesio, calcio, ferro) sono sali molto comuni, la crosta terrestre ne è composta per il 6% e si trovano quindi comunemente nei materiali da costruzione, sono molto igroscopici e solubili, cambiano facilmente stato fisico, e l’aumento di volume comporta aumento di tensione nella muratura che si disgrega rapidamente.

I nitrati: da dove provengono e cosa provocano

Il gruppo dei nitrati è il gruppo che annovera più sali di natura igroscopica, ad eccezione del nitrato di potassio.

I nitrati si possono trovare nel suolo e nel sottosuolo in grandissime quantità. Come gruppo sono i più solubili di tutti i sali metallici. Non sono molto presente in origine nel materiale da costruzione, ma vengono trasportati in massa, allo stato solubile dall’umidità di risalita e di permeazione per via capillare.

Una minima parte di nitrati, sotto forma di acido nitroso e nitrico, derivanti dall’uso massiccio di fertilizzanti in determinate zone, possono essere contenuti in globuli di vapore e depositati, ad avvenuta condensazione, nello strato superficiale dei manufatti. Si riscontra una notevole presenza di nitrati allo stato latente, nelle zone rurali in prossimità delle stalle, vicino concimaie e/o pozzi neri difettosi, ecc.

La presenza di nitrati è senza dubbio attribuibile alle soluzioni sanitarie, dalla perdita di scarico delle fognature. I danni causati dai nitrati al materiale da costruzione, in quanto altamente igroscopici, sono del tipo di quelli causati dai solfati, ma in modo ancor più accentuato.

I nitrati (sodio, potassio, magnesio, calcio) sono di origine organica, si trovano comunemente nei terreni di campagna, nei locali come le stalle, nelle costruzioni rurali, nei luoghi adibiti a sepolture o che hanno subito massicci bombardamenti. Sono molto devastanti e non è semplice rilevarli senza un’analisi di laboratorio se non con un’attenta ed esperta osservazione.

Cristallizzano con umidità relativa del 50% o inferiore. 

I cloruri: da dove provengono e cosa provocano

Il gruppo dei cloruri è particolarmente presente nelle aree costiere. Vengono generalmente trasportati all’interno di una muratura per il fenomeno dell’umidità di risalita e di permeazione per via capillare.

Nello strato superficiale delle strutture, i cloruri, sotto forma di cloruro sodico, vengono trasportati in globuli di vapore acqueo, che a contatto con le superfici, condensa; il passaggio allo strato sub-superficiale avviene senza difficoltà.

I manufatti costieri possono essere interessati da cloruri trasportati dai venti marini. Allo stato naturale i cloruri non sono igroscopici; lo diventeranno però quando si combinano con altri sali, soprattutto i solfati; i cloruri comunque, anche se combinati, non sono in grado di assorbire grandi quantità d’acqua.

I cloruri (sodio, potassio, magnesio, calcio) si riconoscono per la formazione di piccoli cristalli biancastri, sono molto igroscopici e a 25°C cristallizzano con umidità atmosferica vicina al 30% rendendo difficile l’asciugatura del muro, che per questo motivo può subire degradi da aggressione biologica aggravandone la patologia.

Le fonti dei sali

Le fonti di sali nelle pareti sono terreni salini e acque sotterranee, aerosol marini costituito principalmente da sale, spazzato in aria da forti venti nelle vicinanze di siti costieri, sali aerodispersi, inquinanti atmosferici, fertilizzanti inorganici da giardino, fonti biologiche rottura dei tubi fognari o come escrementi di piccione, sale naturalmente presente nella pietra, laterizio o malta sabbia, acqua salata utilizzata per preparare l'argilla o per miscelare malte e composti detergenti che contengono o reagiscono per produrre sali nelle pareti.

Nella fig. 1 vediamo come i sali veicolano all’interno della muratura.

L’ umidità di risalita fonte di trasporto dei sali

È evidente che se si parla di sali nelle murature non si può non parlare di risalita. L’umidità di risalita è tra le maggiori cause del trasporto dei Sali verso la parte del bagnasciuga di una muratura.

Di per sé, l'umidità di risalita provoca muri bagnati e odori di muffa, ma un limitato decadimento delle murature (tranne che per materiali particolarmente sensibili, come quelli contenenti argille rigonfianti - alcuni materiali terrosi e alcuni arenarie e calcari ricchi di argilla).

È quando il sale è presente nel terreno che l'attacco salino si combina con l'umidità di risalita per causare un sostanziale decadimento. In pratica è probabile che un po' di sale sia associato alla maggior parte dei casi di umidità di risalita, in particolare negli edifici più vecchi che hanno accumulato sali per un lungo periodo di tempo.

In questa figura vediamo una sezione di un muro solido mostrando il percorso dell’umidità di risalita che è causato dall'assorbimento di muratura porosa. I pori formano effettivamente una rete di capillari che assorbono l'umidità del suolo contro la gravità.

L'umidità sale nel muro e alla fine evapora dal muro in superficie. Oltre a danneggiare la muratura e materiali.

In un edificio una buona pratica è di includere una barriera contro l'umidità noto come percorso a prova di umidità (DPC) attraverso la base del muro sotto tutte le travi del pavimento e almeno 150 mm sopra il livello del suolo.

L'umidità di risalita è causata dall'azione capillare che preleva l'acqua dal terreno attraverso la rete di pori di un materiale in muratura permeabile.

L'aspirazione capillare diventa più forte man mano che la dimensione dei pori si riduce; se la dimensione dei pori è abbastanza fine l'umidità può salire di molti metri in un muro, fino a quando l’assorbimento verso l'alto è bilanciata dalla forza di gravità verso il basso. In pratica, l'altezza alla quale l'acqua salirà in un muro è limitata dalla velocità di evaporazione dell'acqua dalle superfici murarie.

Il tasso di evaporazione per superfici esterne è legato alla natura dei materiali in muratura, superficie rivestimenti, clima, stagione e ubicazione. Pertanto, può essere che un vecchio edificio con DPC (taglia muro) carenti, assenti o che sia gravemente danneggiato, nonostante la salinità relativamente bassa nel terreno sottostante. Una volta che l'umidità di risalita ha attirato abbastanza sale nel muro in modo che la concentrazione di sale nella muratura sia maggiore che nel terreno sottostante, la stessa presenza dei sali aiuta a perpetuare l'umidità, aumentando il problema. Ciò è dovuto alla natura igroscopica e deliquescente di molti sali: la loro tendenza ad attirare l'acqua per poi dissolversi in essa.

La deliquescenza mantiene le pareti saline umide con tempo umido e quindi l'aspirazione del soluto (la pressione osmotica di una soluzione salina) attira più acqua verso la maggiore concentrazione di sali, aggravando l'aspirazione capillare e aggiungendosi all'umidità di risalita.

Nella figura 3 sotto vediamo il contenuto di umidità in una parete in muratura dovuto ad A, azione capillare (umidità di risalita) e B, sali igroscopici.

Il contenuto di umidità totale è indicato dalla linea tratteggiata ed è la somma di A e B. I contributi relativi di A e B al totale dipenderanno dalla quantità e natura dei sali nei suoli sottostanti, dal clima (umidità, temperatura e velocità del vento) e puntuale (più il muro è vecchio, più tempo avrà dovuto accumulare sale).

La cristallizzazione

La cristallizzazione del sale porterà a lavori di intonacatura distruttivi come peeling, scheggiatura e sfaldamento dei lavori di intonacatura.

Anche le finiture delle pareti come la pittura saranno interessate. Nel tempo, i sali migrano nei materiali porosi e iniziano a ostruire gli spazi dei pori. Il ciclo di cristallizzazione e idratazione portano i pori a saturarsi. Questo processo porterà all'imposizione di un notevole stress sui pori e di conseguenza sulle pareti.

Il tasso di decadimento dell'attacco del sale di un edificio segue una curva esponenziale in cui c'è un lungo periodo prima di iniziare a decadere mentre il sale si accumula lentamente nei pori della muratura. Poi quando il sale ha riempito i pori c'è una rapida accelerazione del decadimento, la condizione di degrado per un edificio di 100 anni può essere raddoppiato dopo solo altri 10 anni.

Si è tentati di pensare che poiché la casa è durata 100 anni, il decadimento che farà non sarà molto peggio dopo altri 20 o 30 anni. Rimandare l'azione su questa base sarebbe sbagliata, come mostra il grafico. Il grafico è basato sulla scienza della conservazione e una lettura del tasso di decadimento dei materiali. C'è un lungo periodo di quasi nessun decadimento (in questo caso circa 80 anni) durante il quale i sali si accumulano lentamente all'interno della muratura, quando poi riempiono i pori tanto da causare un significativo decadimento dell'attacco del sale. Quando la casa compie cento anni, il decadimento è accelerato fino ad avvicinarsi al suo tasso massimo (la curva della linea), e in soli dieci anni il decadimento sarà due volte più grave di adesso. Come possiamo vedere nella figura 5.

Affinché avvenga la cristallizzazione è necessario che si verifichi uno stato di ipersaturazione. I differenti stati in cui può trovarsi un sale o una soluzione salina sono rappresentati dai cosiddetti diagrammi di fase in cui le linee di equilibrio sono usate per rappresentare le transizioni di fase alle quali la sostanza è sottoposta.

Nella figura 6 vediamo che il decadimento dopo 100 anni sta raggiungendo il suo tasso massimo e qualcosa deve essere fatto. Rimettendo la malta nelle pareti e rimuovendo i sali possiamo riportare indietro di vent'anni l'orologio del decadimento. La linea verticale a cento anni non va fino alla linea di base perché non è pratico rimuovere tutti i sali. Questo è un approccio che richiede una manutenzione continua, ogni vent'anni in questo caso ipotetico.

L'articolo continua con la trattazione dei seguenti temi:

• Conformazione dei cristalli salini
• Condizioni per la precipitazione e cristallizzazione dei sali solubili
• I Sali e l’attrazione elettrostatica
• I sali e l’ambiente
• Caso studio Luigi Massidda e Ulrico Sanna
• Conclusioni