L UMIDITA NELLE COSTRUZIONI

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1 Lezione del 05/12/2007 L UMIDITA NELLE COSTRUZIONI Responsabile di efflorescenze e subflorescenze, dovute alle migrazioni delle cristallizzazioni saline (che può creare anche distacchi). Tipi di umidità, cause e danni : - UMIDITA RESIDUA In genere è provocata da una frettolosa definizione dei lavori di costruzione, durante la presa: cemento, calcestruzzi e intonaci trasmettono all ambiente l acqua usata per il confezionamento. Pur scomparendo velocemente, l umidità residua lascia tracce di muffe ed efflorescenze sulle pareti. Ca( OH) 2 + CO2 CaCO3 + H2O - UMIDITA DA PERDITE E INFILTRAZIONI Si manifesta quando parti della costruzione sono a contatto con rilevanti quantità d acqua (terrapieni umidi, impianti sanitari difettosi, scarichi gronde, cisterne, ecc ). Per eliminare questo tipo di umidità bisogna eliminare le cause, con lavori di ordinaria manutenzione. Umidità da condensazione (. R. 100% P U. R. = P =...% P U = ) P Dove: P = pressione - tensione di vapore di un certo volume da analizzare, ad un certo momento, ed a una certa temperatura P 0 = pressione - tensione di vapore in funzione della temperatura 25 C 20 mm Hg 0 C 7 mm Hg 0

2 Si verifica in ambienti saturi di aria calda e umida (cucine, bagni, camere da letto) che causa condensa sulle pareti più fredde. L acqua che si deposita (sotto forma di goccioline) su superfici impermeabili, forma macchie scure generate da muffe e batteri. Si riesce ad eliminare l umidità di condensazione aumentando le caratteristiche isolanti del muro, riducendo le emissioni di vapore acqueo, utilizzando superfici idrorepellenti. - UMIDITA ASCENDENTE E una delle più frequenti cause di degrado degli edifici, interessando i muri vicini alle fondazioni e causa disfacimento di leganti e di intonaci. L umidità ascendente è favorita da: - Porosità dei materiali da costruzione - Presenza di acqua nel sottosuolo - Mancanza di idoneo isolamento (impermeabilizzazione) delle strutture di fondazione - Assenza di traspirazione dei muri umidi Quando si verifica la concomitanza di questi fattori, la muratura a contatto con il terreno assorbe l acqua del sottosuolo come una spugna. Attraverso complessi fenomeni di capillarità. Le superfici esterne dei materiali porosi sono molto estese e cariche di elettricità, e si instaura un flusso continuo di vapori d acqua fra terreno, muri e ambiente che trasporta anche i Sali idrosolubili presenti nei materiali da costruzione. Questi Sali cristallizzano poi a causa dell evaporazione dell acqua. CLORURI Caratteristici delle zone marine, presenti sia nell acqua che nei materiali da costruzione pur non essendo igroscopici lo possono diventare in combinazione di altri Sali (es. solfati), favorendo l assorbimento di notevoli quantità d acqua, con conseguente danneggiamento delle murature.

3 Inoltre possono attivare la formazione di altri Sali più nocivi reagendo con i cementi. SOLFATI Fortemente igroscopici e capaci di trattenere notevoli quantità d acqua. Spesso hanno differenti forme di idratazione e di cristallizzazione, variando il loro volume. I più comuni sono MgSO 4, CaSO 4, Na 2 SO 4 ; quest ultimo cristallizzando può aumentare sino a 40% il suo volume, causando tensioni nei materiali ed il loro deterioramento. I solfati determinano: - Corrosione e sgretolamento delle superfici, con distacco di intonaci e pitture - Distruzione ed erosione superficiale A volte i muri umidi non vengono danneggiati, poiché l acqua viene subito trasferita dai solfati all ambiente circostante. NITRATI Normalmente presenti in zone rurali nelle vicinanze di depositi organici (stalle). Si concentrano, in genere, in strisce di cm di lunghezza, lasciando l area sottostante asciutta e solida. Il più diffuso è il Ca (NO 3 ) 2 poiché cristallizza a 25 C con umidità relativa assai bassa (~50 %).

4 TECNICHE PER INTERROMPERE L UMIDITA DI RISALITA Per l umidità di risalita all interno dei muri, bisogna intervenire sulle cause che la determinano. POROSITA DEI MATERIALI Anche i materiali più compatti sono permeabili ai fluidi. Quelli porosi hanno poi un elevatissima superficie interna. Attualmente si può intervenire su questa caratteristica. PRESENZA DI ACQUA NEL SOTTOSUOLO È causata da fattori ambientali quali: - acque piovane - falde idriche - perdite sistemi idraulici - ecc Bisogna quindi: - impedire il contatto dell acqua con le murature mediante intercapedini esterne o riduzione della sezione assorbente. - impedire, con contromuri o vespai, che la formazione di umidità (vapore acqueo) presente sulla superficie interna del muro trasmetta umidità all ambiente. - impedire mediante buona ventilazione degli ambienti, che all interno dei locali si raggiungano elevati tassi di umidità relativa. ASSENZA DI ISOLAMENTO NELLE FONDAZIONI Si può rimediare inserendo all interno del muro barriere di varia natura che formino, alla sua base, uno sbarramento impermeabile in orizzontale, in verticale o in diverse altre inclinazioni.

5 In particolare : Sostituzione meccanica di parte della muratura adiacente alla fondazione con apposite malte impermeabili (METODO FISICO) Iniezione all interno del muro, di formulati chimici atti a inibire l assorbimento dell umidità (METODO CHIMICO). - METODI FISICI Il primo sistema di questo tipo fu ideato dai veneziani che inseriscano lamine di piombo nei muri con il metodo CUCI - SCUCI fatto a scalpello. Il sistema è sempre in uso, anche se lento faticoso, e fatto con apposite macchine tagliamuro. Essendo il piombo soggetto a corrosione e degrado (generato anche da correnti vaganti) oggi è sostituito da fogli di polietilene o da lastre di materiale sintetico. Vi sono però problemi quando i muri sono fatti (come quelli antichi) di sassi irregolari e da cocciame. E inoltre poco consigliato in zone sismiche per la discontinuità createsi. Quest ultimo problema è stato risolto con l uso di lastre di vetroresina sabbiate da entrambi i lati (maggiore immaschiamento) e con l uso di apposite resine epossidiche. METODO TAGLIAMURO Si usano macchine speciali che eseguono un taglio regolabile in altezza, e inclinazione e profondità, ma non passante, per non danneggiare i rivestimenti esterni al muro. Nel segmento di taglio si inserisce un foglio di laminato plastico bisabbiato, sporgente di 2 cm da entrambi i lati, in modo da impedire la risalita dell umidità e consentire l isolamento dell intonaco. Poi si inseriscono zeppe di ancoraggio dotate di canali e di fori per l introduzione della malta per assorbire i carichi della struttura sovrastante.

6 Quindi si inietta a pressione una malta di cemento additivata con fluidificanti e agenti espansivi. La malta può essere sostituita con resine epossidiche ad elevata adesività. In ogni caso l elevata adesione della malta (o della resina epossidica) e il basso ritiro garantiscono una omogenea saldatura delle parti tagliate, riducendo i rischi di scorrimenti orizzontali in caso di scosse sismiche. METODO MASSARI Il taglio delle murature si esegue mediante carotatrici, esente da urti e vibrazioni, che estrae materiale sottoforma di carote cilindriche operando come segue: Con una carotatrice si effettua, lungo la base della muratura (ad una quota poco superiore al piano di campagna) una prima serie di fori orizzontali e adiacenti del diametro di mm Con una seconda serie di fori si asportano le porzioni di muro rimasto Si eseguono circa 15 perforazioni per una estensione di circa cm, riempiendo le cavità della muratura con malta di resina poliestere opportunamente caricata. Dopo l indurimento della resina, si perfora il settore di muro adiacente. Il sistema Massari è però poco utilizzato per il suo costo e la non facile esecuzione, anche se l utilizzo di utensili diamantati ha risolto molti problemi. Il sistema è utilizzato per il restauro di edifici antichi e/o di alto pregio in quanto il disturbo all equilibrio statico è ridotto.

7 - METODI CHIMICI Si ricorre all immissione nell interno della muratura, di formulati chimici liquidi che formano una barriera idrorepellente. Gli impregnanti chimici migliori sono quelli di natura siliconica in emulsione acquosa o sciolti in idonei solventi. Il funzionamento di un prodotto deumidificante deve causare un forte abbassamento della tensione superficiale e deve penetrare in profondità in tutta la sezione della muratura. BAGNABILITA E CAPILLARITA I materiali usati per l impregnazione delle murature soggette al fenomeno di risalita capillare devono assicurare che l acqua (umidità) non bagni il recipiente (il poro) in cui è contenuta. Occorre quindi impregnare le pareti dei pori con sostanze che, respingendo l acqua e penetrando in profondità, siano in grado di distribuirsi uniformemente nella muratura. È una caratteristica tipica dei silossani a basso peso molecolare che, quando solidificano, producono films sottilissimi ed aventi una bassissima bagnabilità (bassa tensione superficiale). In modo analogo si comportano i silani (alcossisilani). La presenza di Sali può danneggiare il trattamento per cui spesso si procede ad una loro riduzione per trattamento con idrato di bario, oppure usare silani modificati che blocchino i Sali stessi. In ogni caso, il processo di polimerizzazione dei siliconici (silossani e silani) avviene con un meccanismo igro-indurente, cioè mediante reazione con l umidità del substrato su cui sono applicati (come soluzioni o emulsione). La presa completa (o quasi!) avviene in circa 6-8 giorni, in relazione al grado di umidità ed alla temperatura. SISTEMI DI IMPREGNAZIONE BARRIERA CHIMICA A LENTA DIFFUSIONE. La sostanza impregnante viene iniettata, in fori allineati orizzontalmente e verticalmente alla base dei muri, mediante diffusori continui da:

8 - recipiente graduato che misura il liquido impregnante. - tubo iniettore - gommini diffusori (in spugna sintetica) Il formulato impregnante risale all interno delle murature (attraverso le spugnette) per capillarità e in parte discende per gravità. Alla fine il muro viene impregnato in profondità per uno spessore di ~20 cm attorno a ciascun foro. Il tempo necessario per la trasfusione del liquido varia in base alla natura del muro da 15 a 20 ore (meno per ambienti arieggiati, di più per ambienti chiusi). BARRIERA CHIMICA A PRESSIONE ( sistema utilizzato per muri molto umidi) Il fluido (formulato), in soluzione, viene iniettato a bassa pressione nel muro. La pressione facilita l espulsione dell acqua dai pori facilitando la penetrazione del formulato stesso, di natura idrofoba. Si usano pressioni di circa 5 atmosfere controllate da manometri posti sugli iniettori. Si stacca l intonaco (in entrambi i lati) a ~ 40 cm dal piano di calpestio e si eseguono fori di ~ 10 mm di diametro (distanziati cm) e si inseriscono gli ugelli di iniezione. Si hanno i vari casi specifici : o MURATURE IN MATTONI PIENI: Si interviene in corrispondenza del 2 strato di mattoni che vengono perforati con trapano a rotopercussione con fori di 10 mm di diametro, profondi 9-10 cm, si inietta il liquido impregnante a ~5 atm. Quando il mattone è saturo si sospende l iniezione e si riprende a perforare sino a cm, riniettando poi il liquido.

9 o MURATURE IN PIETRAME NON ASSORBENTE Si esegue una prima serie di fori a quota 15 cm ed una seconda a circa 20 cm, iniettando il formulato a 2 ATM. A saturazione avvenuta si ripete il ciclo come per i mattoni. o MURATURE A SECCO E il caso più difficile da risanare (per la presenza di materiale sciolto ). Si opera in modo simile al precedente caso. Nei casi più gravi si interviene su livelli diversi per avere un impregnazione omogenea. DEUMIDIFICAZIONE ELETTRO-OSMOTICA Si basa sul fatto che l acqua contenuta nei materiali porosi, sotto l influsso di una corrente elettrica continua, tende a defluire in direzione dell elettrodo negativo (catodo). L impianto è costituito da vari elettrodi (anodi, polo positivo) inseriti nella muratura da risanare e da un altro elettrodo (catodo, polo negativo) infisso nel terreno e da un apposito alimentatore in corrente continua che in pratica spinge l acqua della muratura in direzione del terreno. In genere gli anodi (in leghe a base di titanio) sono lunghi 10 cm e distanziati circa 1 metro e sono cementati all interno di fori praticati nella muratura (da uno o da ambedue i lati in base allo spessore) al di sopra della quota del terreno. L impianto dà modesti consumi e rimane efficace anche dopo lunghe interruzioni (oltre un mese) di erogazione di energia elettrica. CARATTERISTICHE IMPIANTO : * Tensione erogata : 4 volts * Intensità corrente ad ogni anodo : 1mA * Fusibile d intervento : 100mA * Tensione alimentazione: 220 volts + alimentatore

10 Il procedimento descritto era noto da parecchio tempo, ma dava scarsi risultati per la facile ossidabilità degli anodi. L uso di anodi di titanio ( o di sue leghe) passivabile e inertizzabile ha reso attuabile il processo stesso. CONCLUSIONI : Un muro colpito da umidità ascendente assorbe, negli anni, notevoli quantità di acqua. Se il flusso si interrompe (per inserimento di una barriera, ad es.) l acqua assorbita tende ad evaporare in relazione a: - spessore muro - temperatura - umidità relativa dell atmosfera circostante Naturalmente bisogna rimuovere i Sali Igroscopici cristallizzati sulla superficie esterna del manufatto (pulizia pareti, asportazione intonaco). Si hanno quindi le seguenti fasi di prosciugamento: I^ FASE : L acqua delle mura evapora in modo veloce e costante sino ad un punto di minimo (per l impossibilità dei muri a saturarsi). II^ FASE : l acqua si sposta verso gli strati più esterni del muro, con una velocità, che dipende da: - percorso da compiere - compattezza del materiale - possibilità di evaporare più o meno velocemente In questa seconda fase si ha il vero prosciugamento dei muri (dato che nella prima avviene il trasporto in superficie dei Sali igroscopici). La posa in opera dei nuovi intonaci deve avvenire solo in questo momento. È però necessario che gli intonaci siano : - traspiranti (possibilmente macroporosi) - non ricoperti da altri materiali che possono impedire la traspirazione.