Le malte e gli intonaci

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1 GLI INTONACI

2 Un giorno, un famoso professore di architettura, durante una lezione ai propri allievi, prese in mano un mattone ed esordì dicendo: in una costruzione anche un semplice mattone vuole sentirsi importante. In base a questa considerazione, possiamo precisare paradossalmente che che, affinché quel blocco cubiforme possa rimanere integro, deve esserci chi lo protegge e si sacrifica per lui permettendogli di svolgere, per lungo tempo ed in modo adeguato, la propria funzione. Quindi la funzione degli intonaci e dei prodotti vernicianti sarà quella di fornire la giusta protezione alle murature, oltre che un gradevole aspetto estetico. Prima di valutare le modalità di utilizzo, il degrado e gli interventi di protezione degli intonaci, è necessario ricordare la composizione, specificando la definizione di questi ultimi. Le malte e gli intonaci Sono quegli impasti e/o miscele di leganti (costituiti da calci aeree, idrauliche, cementi e gessi), inerti o sabbie di varie granulometrie e di varia estrazione, eventuali additivi specifici (utilizzati quasi esclusivamente nei premiscelati) e acqua. Esiste una logica formulativa identica a quella dei prodotti vernicianti: leganti (resine, emulsioni etc.), polveri (pigmenti, titanio, carbonati, miche etc.) veicolo (acqua, o solventi tipo ragia minerale etc.), additivi. L'indurimento degli intonaci applicati può avvenire in diversi modi: per perdita d'acqua, per cristallizzazione e idratazione nelle calci idrauliche e nei cementi, per cristallizzazione d'acqua nei gessi, o per reazione chimica nella calce. Le calci intese come leganti hanno costituito per l'arte muraria un riferimento così importante che in edilizia nessun altro materiale può avere confronto. Risale a più di 3000 anni fà la conoscenza della cottura delle rocce calcaree con formazione di calce viva, con successivo spegnimento in acqua tramite stagionamento in fosse. Soltanto dopo molti secoli si riuscì ad individuare che particolari rocce definite marnose per la presenza di argilla, davano dopo cottura la formazione di calci forti le quali potevano indurire in presenza d'acqua (chiamate successivamente idrauliche). Si dovrà arrivare alle fine del 700 per individuare o meglio definire i valori di idraulicità delle calci. J.Smeaton e L.Vicat effettuando diverse prove, riuscirono a preparare una calce che poteva indurire completamente in acqua, senza la presenza d'aria. Lo sviluppo di queste ricerche permise di ottimizzare una produzione adeguata, utilizzando calci argillose finemente macinate che presero il nome Cemento Portland (J.Aspdin 1824). Nel 1845 si rese possibile la produzione industriale dei Cementi Portland. (J.C.Johnson). La calce La calce aerea utilizzata negli intonaci è quella ottenuta per cottura di roccia calcare (Carbonato di calcio CaCO 3 ). Il Carbonato di Calcio (roccia calcare) cotto a C si scompone dando origine alla Calce Viva (Ossido di Calcio CaO) più aria, (Anidride Carbonica CO 2 ) con perdita del 45% di peso e 10-20% in Volume. La Calce Viva addizionata con acqua produce una reazione fortemente esotermica (con sviluppo di calore) e aumento di volume dando origine all' Idrossido di Calcio Ca(OH) 2 ovvero Calce Idrata o spenta. Questa operazione un tempo veniva eseguita in cantiere in apposite vasche o buche dette bagnoli. Se all'interno di questi bagnoli veniva aggiunta una quantità di acqua misurata e specifica per spegnere la Calce Viva, si poteva ottenere la Calce Idrata in polvere. Ulteriori quantità di acqua permettevano la produzione del Grassello di Calce, una pasta bianca semiplastica, utilizzata con aggiunta di sabbia o inerti vari per preparare gli intonaci e malte. Maggiori quantità di acqua nel Grassello di Calce davano origine al Latte di Calce. Questo poteva essere utilizzato come uno dei vari leganti per la preparazione di fissativi e pitture. La presa (indurimento) delle calci Aeree avviene per reazione chimica detta carbonatazione. La Calce Idrata Ca(OH) 2 in presenza di aria CO 2 perde acqua per evaporazione e si trasforma in CaCO 3. 5

3 Il compimento della reazione avviene con formazione intermedia di bicarbonato di calcio. Il tempo di carbonatazione della Calce dipende anche dalla porosità dell'impasto. Se questa caratteristica è predominante la reazione risulterà troppo veloce e l'intonaco sarà troppo poco resistente. Generalmente in un intonaco la pasta di calce rispetto agli inerti dovrebbe corrispondere nel rapporto di 1 a 2,5-3 in volume. Se c'è troppa calce, dopo l evaporazione di acqua si ottiene uno strato poco poroso e poco traspirante, ed ovviamente la carbonatazione avviene lentamente e difficilmente. Abbiamo indicato precedentemente che le Calci Idrauliche, Mediamente Idrauliche, o Forti, rispetto a quelle aeree possiedono nella roccia calcare iniziale, un contenuto di argilla (Silicio, Alluminio, Ferro), tale da permettere la presa anche in presenza di acqua. Queste rocce calcaree non pure vengono chiamate marne o calcari marnosi. Cuocendo la marna a diverse temperature (da 800 a 1000 C) e o in tempi diversi, si possono ottenere diversi tipi di calci idrauliche. La classificazione delle Calci Idrauliche è costituita (tenendo conto dell'indice di idraulicità, introdotta da Vicat) dal prodotto di cottura, e cioè secondo il rapporto fra gli ossidi di Calcio e Silicio, Alluminio, Ferro. Il rapporto è quindi: SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 CaO = 0,1: 0,65 a seconda del valore ottenuto avremo: Tipo di Calce Composizione % In.Idraulicità PRESA Argilla/Calce giorni Calci debolmente idrauliche ,1-0, Calci mediamente idrauliche ,16-0, Calci idrauliche ,31-0, Calci eminemente idrauliche ,42-0, Calci limite ,5-0, A differenza della Calce Aerea, quella Idraulica non veniva ridotta in grassello per evitare l'inizio del processo di presa, ma fornita in polvere e impastata al momento dell'uso. In questo modo nacque la concreta alternativa all'utilizzo di quello che sarà poi il moderno cemento. I cementi Sono definiti tali quando hanno spiccata natura idraulica e sono capaci di raggiungere dopo il fenomeno di presa e di indurimento resistenze meccaniche molto elevate e specifiche. La produzione dei cementi è differenziata in tre operazioni distinte: 1) Miscelazione delle materie prime grezze recuperate in miniera (ossidi di calcio, alluminio, ferro, magnesio). 2) Preparazione del clinker. 3) Preparazione del cemento. Preparazione del Clinker Avviene per cottura delle materie prime estratte, che vengono inserite in un forno cilindrico orizzontale con una leggera inclinazione e ruotante. (Forno KILN). Nella parte meno calda del forno ( ) il calcare (Carbonato di Calcio) si scinde in Ossido di Calcio e Anidride Carbonica (praticamente la produzione iniziale della cottura della calce). Nella parte alta la temperatura sale oltre i 1400 C. Sino a questa temperatura si è certi di non avere la fusione completa dei materiali ma solo forti aggregazioni. Ovviamente, nelle parti più calde del forno, si formeranno con l'ossido di Calcio ottenuto precedentemente, aggregati in combinazione con alluminio, ferro e silicati. Il materiale ottenuto (CLINKER) può essere stoccato per lungo tempo ma non deve andare a contatto con l'acqua o umidità. Il Clinker e l'aggiunta del 2% circa di gesso (Solfato di Calcio), viene finemente macinato dando origine al CEMENTO. 6

4 La presa dei cementi Quando il Cemento viene a contatto con l'acqua tramite impasto si ottiene una massa omogenea e modellabile. Dopo un tempo più o meno lungo si innesca il fenomeno di presa con successivo indurimento in alcune ore, indurendo completamente e progressivamente nell'arco di alcune settimane. L'indurimento L'indurimento è dovuto alla idratazione dei solfati di calcio e degli alluminati i quali si sviluppano in strutture cristalline, sotto forma di particelle submicroscopiche. Successivamente si hanno reazioni più lente con la formazione di una struttura amorfa denominata Silicato di Calcio idrato, e Gel di Silice. Un altro Cemento utilizzato, anche se in volumi nettamente inferiori è il C. Pozzolanico, questo è caratterizzato da materiale di origine vulcanica, composto principalmente da Silice, Alluminio e piccole quantità di Ossidi di Ferro. I gessi Anche i gessi vengono definiti leganti idraulici poichè il fenomeno di presa avviene anche in presenza di acqua. La loro preparazione si ottiene cuocendo le rocce la cui componente principale è il solfato di calcio biidrato CaSO 4. 2H2 O + C (calore) = CaSO 4. 0,5 H2 O + 1,5 H 2 O Solfato di Calcio emiidrato + Vapor d'acqua. Il fenomeno di presa si forma impastando in acqua (con aumento di volume) e andando a ricostituire il Solfato di Calcio biidrato in forma non solubile duro e compatto. CaSO 4. 0,5 H2 O + 1,5 H 2 O = CaSO 4. 2H2 O + C (calore) Il colore di tale prodotto finito è bianco latte, presenta buone doti isolanti acustiche e termiche. A seconda delle temperature usate per cuocere il Solfato di Calcio, si ottengono diversi prodotti per diverso utilizzo. A 130 C Gesso Fine o Scagliola. A 170 C Gesso Comune per Stucchi e intonaci (presa rapida). A 900 C Gesso per Pavimenti. Per l'utilizzo di intonaci, il Gesso viene miscelato con calce e sabbia (Intonaci di fondo) o solamente con calce idrata. (Intonaci di finitura e monostrato). Tali prodotti applicati e induriti, non sono in grado di resistere minimamente all'umidità e all'usura per cui sono assolutamente sconsigliati all'esterno. Sono presenti sul mercato intonaci di colore grigio aventi come legante calce e gesso, questi prodotti hanno la caratteristica di avere una presa rapida e quindi di poter essere applicati con spessori elevati limitando la formazione di cavillature, vengono purtroppo utilizzati alcune volte anche per esterno con la certezza di assoluto degrado per i prodotti stessi e per le finiture applicate. Le sabbie e gli inerti Hanno la caratteristica di conferire all'intonaco il corpo e la struttura, utilizzati in granulometrie generalmente inferiori a 4 mm. Sono presenti in percentuale non superiore all'85% in peso. Gli inerti possono essere di diversa natura con caratteristiche chimico fisiche diverse a seconda delle necessità, non dovrebbero contenere sostanze che possono modificare la presa del legante (cemento, calce o gesso). Negli strati di finitura non dovrebbero essere presenti particelle ferrose per evitare variazioni di colore o difetti superficiali sulle finiture colorate. La granulometria deve essere differenziata e adeguata (curva granulometrica), per prevenire la separazione dei componenti, migliorandone la stessa ritenzione ed evitare l'affioramento di acqua nello strato superficiale. 7

5 Considerazioni L'acqua non deve essere inquinata da sostanze organiche e da calce aggiunta (cantiere). La quantità di acqua necessaria per impastare le malte e gli intonaci deve essere leggermente superiore al valore normale poiché serve a migliorare la lavorabilità e per cederne una parte ai supporti troppo assorbenti o per bilanciare l'evaporazione. Gli Additivi sono particolari sostanze che, aggiunte in quantità limitate, aumentano le specifiche prestazioni del prodotto, esempi: Antigelo, per abbassare il punto di congelamento dell'acqua. Impermeabilizzante, inibisce l'assorbimento di acqua. Variatori di presa, rallentano o aumentano la presa del legante. Plastificanti, migliorano la lavorabilità degli intonaci trattengono l'acqua e impediscono le bruciature. Espansivi, generalmente utilizzati per le malte da ripristino di Cemento Armato, durante la presa si crea una moderata espansione, compensando il ritiro plastico ed evitando la formazione di eventuali cavillature fra il vecchio e nuovo supporto. Le aggiunte sono materiali inorganici che possono fornire particolari doti alle malte. Questi sono: Inerti leggeri per coibentazione termica e acustica. Fibre per limitare le microcavillature superficiali Pozzolane migliorano il valore di idraulicità Pigmenti Colorati ossidi metallici. Infine possono essere effettuate ulteriori aggiunte di collanti in polvere tipo resine acriliche e o viniliche per migliorare l'adesione e l'elasticità. L intonaco E quello strato a base minerale di spessore adeguato atto a livellare, proteggere e finire esteticamente una parete costituita principalmente in muratura. Per un intervento di intonacatura l'insieme degli strati da applicare sono sostanzialmente tre: Rinzaffo/Aggrappante Costituisce un primo strato di intonaco a spessore che generalmente non dovrebbe essere inferiore a 1 cm, non staggiato (lisciato) o frattazzato. Al Rinzaffo si preferisce applicare la sbruffatura o aggrappante (5mm) atta a creare una base di forte adesione fra muratura e intonaco di fondo, generalmente preparato con sabbie più grossolane e solo cemento con possibili aggiunte di leganti sintetici (resine in emulsione). Intonaco di fondo (Rustico / grezzo / staggiato) o arriccio che costituisce la parte principale dell'intervento (spessore minimo 1 cm). La granulometria varia da 1.5 a 3 mm. Tale prodotto può essere dato in più passate. Intonaco di Finitura (Intonachino/Malta Fina/Arenino/Colletta). Si tratta di prodotti commercializzati già in pasta, se a base di sola calce idrata, possono essere frattazzati a civile o anche rasati lisci (utilizzando in questo caso intonaci di finitura aventi resistenze meccaniche maggiori), per strollature (finiture grossolane per zoccolature). Questi ultimi sono sempre forniti in polvere anche per la presenza di cemento. Possono avere aggiunte di leganti minerali e/o resine (per applicazione successiva di Rivestimenti Colorati). Generalmente, salvo speciali interventi, l'utilizzo di intonaci premiscelati è effettuato con l'applicazione di due mani, una di fondo e una di finitura. Alcuni di questi intonaci, sono applicati in un unico strato generalmente quelli a base gesso o calce e gesso. Come anticipato precedentemente, gli intonaci di finitura possono essere differenziati anche a seconda delle necessità estetiche, di spessori, granulometria e di colori. 8

6 Classificazione delle Malte, D.M. 20/11/87 - Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e il loro consolidamento I tipi di malte e le loro classi sono definite in rapporto alla composizione in volume dei componenti secondo la seguente tabella: Classe e tipo di Malta Composizione Impasti equivalenti - Resistenze meccaniche A B C D E M4 Idraulica M4 Pozzolanica ,5 N/mm 2 = 25 Kg/cm 2 M4 Bastarda M3 Bastarda N/mm 2 = 50 Kg/cm 2 M2 Cementizia 1-0,5 4-8 N/mm 2 = 80 Kg/cm 2 M1 Cementizia N/mm 2 = 120 Kg/cm 2 A Cemento B Calce aerea C Calce idraulica D Sabbia E Pozzolana Qualora i vari composti non siano specifici ma l'impasto raggiunga i valori di resistenza meccanica indicati in tabella, possono essere ritenuti equivalenti alle seguenti classi. Le malte possono essere: Prodotte in cantiere: impasti manuali fatti generalmente in betoniera o molazza, non vengono di solito aggiunti additivi. Malte premiscelate: preparate in stabilimento e fornite in polvere o bagnate. Malte aeree: a base di calce aerea e utilizzate preferibilmente per interni. Malte idrauliche: cementi o calci idrauliche forti, per applicazioni aventi elevate caratteristiche chimico/fisiche e resistenti in acqua e attacco solfatico. Malte bastarde: calce e cemento con bilanciamento dei due leganti per ottimizzare doti di elasticità, traspirabilità e/o resistenza. Malte leggere: malte bastarde più aggregati leggeri (Vermiculite, Perlite, sughero, polistirolo). Prestazioni acustiche, termiche o REI antifuoco. Malte colorate: malte per allettamento di muratura faccia a vista e intonaci colorati. Malte fibrorinforzate: da utilizzare per particolari doti di resistenza e per limitare la formazione di cavillature. Malte idrofugate: per limitare l assorbimento dell acqua. Proprietà delle Malte Le malte o intonaci vengono classificati per la composizione e per le funzioni specifiche che possono assolvere. Malta ordinaria per interno Non deve necessariamente essere dotata di particolari resistenze agli agenti esterni, deve garantire doti di ottima traspirabilità e salubrità, di basso modulo di elasticità. Malta ordinaria per esterno Resistente agli agenti atmosferici esterni, meglio se idrofugata e con buona permeabilità al vapore acqueo. Malte Termoisolanti Sono malte costituite da inerti leggeri che permettono un buon isolamento termico. I valori di conducibilità termica devono essere inferiori a 0,2 W/m K. 9

7 Malte Fonoassorbenti Migliorano le qualità acustiche, limitando grazie alla struttura microporosa l'effetto del riverbero sonoro. Applicate con uno spessore minimo di 2 cm possono avere un coefficiente di assorbimento acustico 30 volte superiore di un normale intonaco. Malte Resistenti al fuoco REI Il REI indica la capacità in minuti (90/120/180) di un prodotto edile a mantenere i requisiti di resistenza meccanica R, tenuta a fiamme e fumi E, isolamento termico I. Malte Deumidificanti Sono prodotti aventi una elevata macroporosità, per facilitare l'evaporazione di acqua che sale per capillarità sulle murature e sugli intonaci. Queste devono essere costituite da leganti resistenti ai sali sciolti in acqua. La % di porosità deve essere superiore al 25% e il fattore di resistenza alla diffusione del Vapore µ < 12. Malte impermeabili Impediscono penetrazioni di acqua anche in controspinta, utilizzate principalmente in opere industriali. Scelta delle malte specifiche per le intonacature Risulta estremamente importante conoscere e analizzare dapprima i supporti da intonacare, facendo riferimento alle prestazioni che dovranno sopportare le malte in funzione anche delle condizioni ambientali. Sui supporti è necessario avere la sicurezza che l'intonaco applicato possa garantire una buona adesione. Esistono due tipi di adesione, quella chimico fisica legata alla porosità del supporto, e quella meccanica che predilige una migliore rugosità. Una giusta porosità del supporto assicura una corretta penetrazione di acqua che trasporta parte dei leganti, mentre la rugosità aumenta la superficie di contatto. Inoltre, aspetto decisamente importante è la valutazione dei valori di elasticità delle malte in funzione dei supporti considerando che qualsiasi materiale ha una propria conducibilità termica specifica. Avendo tutti i corpi una variazione dimensionale in funzione della variazione della temperatura, maggiore sarà la capacità dell'intonaco ad avere una buona elasticità, maggiore sarà la propria capacità a seguire le dilatazioni del supporto, contribuendo a limitare anche con questa caratteristica, la formazione di microcavillature. SUPPORTI ESTERNI INTERNI Laterizi F+A/E A/C/D Laterizi misura max F+A/B/E A/C/D Termolaterizio F+A/I/B/E I/A/C/D Blocco Cemento A/I/B/E G/A/C/D Blocco C.Alleggerito F+A/I/E A/C B.C. Cellulare Espanso F+I/B/E A/C/D Pannelli isol. Polistirolo F/G+I/B/E G/H/D1 Pannelli Sughero * F/G+I/B/E D+O Pannelli Gesso D1 Solaio Predalles **L/H **L/H Calcestruzzo **F+A/I/B/E **F/G+A/C/H Tufo F+A/I/B/E F+A/C Pietra F/G+A/I/B/E = est. F/G +C A Intonaco C.C. (Calce/Cemento) B Intonaco C.C. + Rete Fibra C Intonaco Calce e Gesso D/D1Intonaco Gesso/Rasatura E Intonaco C.C. Idrofugato LEGENDA F Aggrappante Cementizio G Aggrappante Sintetico H Rasante Cementizio I Inton.C.C. Fibrorinforzato L Stucco Cementizio * Sui pannelli di polistirolo e sughero si preferisce completare col Sistema a Cappotto o Rasatura Armata. ** Necessaria accurata pulizia per eliminare gli olii disarmanti. Su tutte le superfici è necessario eliminare parti mobili e o tracce di polvere tramite le indicazioni M/N della tabella. 10 M Sabbiatura N Lavaggio Pulizia O Rete in Fibra

8 Scelta della Malta o Intonaco e della finitura a seconda delle condizioni di esposizione CONDIZIONI Molto difficili. Venti e piogge in ambienti marini. Forte inquinamento SEQUENZA DI LAVORAZIONE 1) Sbruffatura (Rinfazzo/Aggrappante) 2) Intonaco di fondo 3) Intonaco di finitura 4) Finitura colorata PRODOTTO 1) Aggrappante cementizio o idrofugato. 2) Intonaco idrofugato o fibrorinforzato. 3) Intonaco di finitura idrofugato con rete, o fibrorinforzato 4) Finitura colorata idrorepellente Difficili. Venti e piogge Alte costruzioni senza cornicioni né gronde. 1) Sbruffatura (Rinfazzo/Aggrappante) 2) Intonaco di fondo 3) Intonaco di finitura 4) Finitura colorata 1) Aggrappante cementizio 2) Intonaco Calce e Cemento o Idrofugato 3) Intonaco di finitura o idrofugato eventuale rete. 4) Finitura colorata idrorepellente. Normali esterno Normali interno Umidità da infiltrazione Umidità ascendente Umidità di condensa 1) Sbruffatura (Rinfazzo/Aggrappante) (Non obbligatoria) 2) Intonaco di fondo 3) Intonaco di finitura 4) Finitura colorata 1) Intonaco di fondo 2) Intonaco di finitura Barriera all' acqua Barriera all'acqua Isolamento termico 1) Aggrappante cementizio o rinzaffo con intonaco di fondo. 2) Intonaco a base calce e cemento. 3) Intonaco di finitura 4) Pittura 1) Intonaco a base calce e cemento, calce e gesso, gesso monostrato 2) Finitura a civile a base calce, finitura liscia a base calce e gesso, finitura a gesso. Malta osmotica Malta deumidificante Malta molto permeabile al vapore all'interno, e/o malta termoisolante all'esterno. 11