VVAA. Grassello invecchiato. 2011

8/7/2019 VVAA. Grassello invecchiato. 2011

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FORUM ITALIANO CALCE News - 2 Febbraio 2011

Newsletter dellAssociazione Forum Italiano Calce - www.forumcalce.it [email protected]

Grassello Invecchiato: e se

Vitruvioavesseragione?

Daanniloripetiamo,ilgrassellodicalce,lapinobile espressione della calce di costruzione,necessita di un prolungato tempo diinvecchiamento peresprimere almeglio le suedotidi lavorabilit, ritenzione dacqua,velocitdi carbonatazioneecc. A partire daVitruvio, eprimadiluidaPlinio,iRomaniraccomandavanotempidistagionaturanoninferioriatre/cinqueanni.Unavastaletteraturascientificaitalianaeesterahadimostratonelcorsodegliultimianniche gli antichi trattatisti avevano pienamenteragione. Anche un recente studio condotto al

LaboratorioMaterialidelDiMSAT-UniversitdiCassino - che riportiamo integralmente inquesto numero di Forum Italiano CalceNews,rafforzalideacheperdisporrediungrassellodicalcediqualitilfattoretempononpuesseremaiepoimaitrascurato.

ForumItalianoCalceNews2/2011

Contenuto

Grasselloinvecchiato:eseVitruvio

avesseregione? 1

AScuoladiCalce:alviaicorsia

Firenze8

Lettipervoi:Calce,metamorfosi

dellamateria8

Lacalceprotagonistaanchea

Ecomake9

Scriviperlanostranewletter 9

Evoluzionedelgrassellodicalceconiltempodi

stagionaturaA.Colantuono,S.DelVecchio,*O.Marino,G.Mascolo,M.C.Mascolo,**A.Vitale.

Laboratorio Materiali del DiMSAT- Universit di Cassino-

*DipartimentodIngegneriadeiMateriali edellaProduzione-Universit

diNapoliFedericoII,**FacoltdiLettereeFilosofia-UniversitdiCassino.

Allo scopo di chiarire levoluzione nel tempodella struttura della portlandite, Ca(OH)2, ilprincipale costituente del grassello di calce,sono stati caratterizzati campioni di grassellostagionati in acqua per tempi variabili da unminimoditremesiaunmassimodi66mesi.La caratterizzazione strutturale, effettuatamedianteporosimetria amercurio, dispersionelaser dinamica (DLS), dispersione laser statica(SLS),valutazionedellareasuperficiale(metodoBET) e del contenuto di acqua di ritenzione,


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FORUM ITALIANO CALCE News - 1/11 Gennaio 2011

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microscopia elettronica a scansione (SEM), haconsentito di formulare un modello cheprevede,inaccordoconlateoriadiOstwald,laformazione di cristalli lamellari esagonali diportlanditedidimensionimicrometricheaspese

di quelli prismatici. Lanisotropiadi tali cristallidetermina,a suavolta,unadifferentesolubilittralefacceprismaticheequellepinacoidali,conconseguente nucleazione e cristallizzazionesecondaria di un numero elevato di cristallisubmicrometricidiportlandite.E emerso altres che, dopo un tempo distagionaturadelgrassellocompresotra24e36mesi, le dimensioni medie delle particelle diportlandite assumono un valore massimo

mentre il contenuto di acqua di ritenzionerisulta minimo. Per tempi di stagionatura pilunghi il contenuto di acqua di ritenzioneaumenta mentre le dimensioni medie delleparticelle si riducono. In relazione a questerisultanze sperimentali importante ricordarechelalavorabilitdiungrassellomigliorasiaseaumentailcontenutodiacquadiritenzionesiaseicristallidiportlanditeassumonounaspettolamellare.

IntroduzioneIlgrassellodicalceottenutoperspegnimentodella calce viva (CaO), derivante dalla cotturadella pietra calcarea (CaCO3), con eccesso diacquainbuchescavatenelterrenooinvaschedi contenimento. Esso stato usato findallantichit nella produzione di malte eintonaci raggiungendo un elevato livelloqualitativo,interminidiproduzioneeddimessainopera,inepocaromana,cometestimonianoanchegliscrittidiPlinioediVitruvio(1,2).Conlavventodelcementoilgrassellodicalceandatopraticamenteindisusoesolonegliultimitempiha riacquistato interesse nel settoredelrestauro architettonico per la sua ottimacompatibilit con i materiali costitutivi dellestrutturediinteressestoricoemonumentale(3-

7).Unodeiproblemichehainteressatoproduttorie utilizzatori del grassello il tempo di

stagionatura in acqua necessario per ottenereun prodotto di qualit ottimale. In genere laplasticit e la lavorabilit del grassello

miglioranoconiltempodistagionaturainacquacome conseguenza, si ritiene, dellevoluzionemorfologica della portlandite da cristalliprismaticiacristallilamellariditipoesagonaleedella riduzione delle lorodimensionimedie (8-

10).Lostudiointrapresoinrelazionealfattocheinletteratura sono riportati due modellicontrastanti sulla cristallizzazione dellaportlandite.Entrambiprevedonounavariazionemorfologica dei cristalli prismatici a cristallilamellari, ma discordano sulle loro dimensionifinali. Secondo un primo modello, infatti, alcrescere del tempo di stagionatura i cristalliprismatici evolvono verso cristalli lamellari

submicrometrici (10), contraddicendo per lateoria(11)cheprevedelacrescitadicristallipigrandi a spese di quelli pi piccoli (Ostwaldripening). Secondo laltro modello, infatti,levoluzione dei cristalli prismatici si realizzanella formazione di cristalli lamellari didimensionipigrandi(4).ParteSperimentale

Sonostatiesaminatiseicampionidigrassellodi

calcestagionatiineccessodacquapertempidi3, 12, 24, 36, 48 e 66 mesi. Le principalicaratteristiche chimico-mineralogiche di talicampionisonoriportatiinunprecedentelavoro(12).Ilcontenutodiacquadiritenzionestatodeterminatopertrattamentotermicoinstufaa110 C fino a peso costante su campioniprelevati dal cuore del grassello in via distagionatura evitando il contatto con il liquidosupernatante. Al fine di ridurre i fenomeni diaggregazione, questi stessi campioni nonessiccati sono stati sospesi in alcol etilico esottoposti a trattamento con ultrasuoni. Sullecorrispondenti sospensioni sono statedeterminate le distribuzioni delle dimensionidelle particelle sospese avvalendosi dellatecnicastaticlaserscattering(SLS),ingradodianalizzareparticelledidimensionicompresetra

0,1 e1.000m, edellatecnica dynamic laserscattering (DLS), che consente di analizzaredimensionidiparticellecompresetra7e1.000

nm con intervallo di sovrapposizione tra 0,1 e1,0m.Campioni disidratati per liofilizzazione con


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Fig. 3. Distribuzione delle dimensioni delle particelle di

grasselli a crescente grado di stagionatura in termini di

frazionivolumetriche.

terminidi frazionevolumetrica.Questi risultatiincludonoanche leparticelle di dimensioni pipiccole, rilevate con la tecnica DLS, le quali

appaionoinquantitrelativamentemodestaseraffrontate conquelle di dimensioni superiore,ma che, numericamente, risultano invece inquantit elevata. Il campione stagionato per 3mesipresenta dimensioni delle particelle inunintervallorelativamenteristretto(1-50m)conmassimo a 3 m e con assenza di particellesubmicroniche. La stagionatura di 12 mesidetermina uno spettro delle dimensioni moltopi ampio con presenza sia di particelle

submicronichechemicrometricheconmassimointorno a 15 m. Al crescere del tempo distagionatura, 24 e 66 mesi, rispettivamente,persistelampiointervallodelledimensionidelleparticelle con un certo incremento dellafrazione submicronica e con il massimo dellafrazionemicrometricaspostatoacirca10m.Dalle distribuzioni delle dimensioni delle

particellediciascuncampionestatocalcolatoildiametromedioriportatoinfig.4infunzione

del tempodi stagionatura. I dati della curva asonocalcolatiassumendoleparticellediformasfericaeadottandolamediapesatadeivolumi,

mentre quelli della curvab adottandolamediapesatadellesuperfici.Nonostante la differenza dei valori calcolati,attribuibile allanisotropia dei cristalli diportlandite, si osservano andamenti simili con

presenza di un massimo in corrispondenzadellintervallodistagionaturacompresotra24e36 mesi. Le dimensioni delle particelleaumentanoquindiconiltempodistagionaturafinoa24-36mesiperpoidiminuireatempipilunghi.Unandamentodiametralmenteopposto rilevabile invece per ilcontenuto diacquadiritenzione, fig. 5, che presenta un minimo incorrispondenzadi24-36mesiperpoiaumentareatempipilunghidistagionatura.Unarelazione

inversa,peraltroampiamentegiustificabile,legapertanto le dimensioni delle particelle econtenutodiacquadiritenzione.

Fig. 4. Diametri medi delle particelle dei grasselli in

funzionedeltempodi stagionatura.I criteriperilcalcolo

deipuntidellecurveaebsonoillustratineltesto.

Fig. 5. Acqua di ritenzione di grasselli a tempi di

stagionaturacrescenti.


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Fig.6.MicrografieSEMdicampionistagionatia3(a,b)e

66mesi(c,d,e,f)

Nelle micrografie SEM di fig. 6 vengonoconfrontati il campione meno stagionato (3mesi) con quello pi stagionato (66 mesi).Cristalli prismatici e sferoidali nonch lamelle

esagonali ben sviluppate di portlanditecaratterizzano la morfologia del campionestagionato per 3 mesi (micrografie a e b),mentre il campionepi stagionatomostra unamassiccia presenza di cristalli lamellari(micrografiac),moltideiquali risultano corrosilungo i bordi (micrografia d), mentre altricristalli esagonali presentano lungo i bordinumerosissimi cristalli lamellari submicrometricidispostiortogonalmenteallefacce

pinacoidali delle lamelle esagonali preesistenti(micrografia e); infine sono presenti diversiaggregatidilamelleconformazionedelletipichestrutture del tipo rose del deserto

(micrografiaf).Discussione

Levoluzione della portlandite del grassello dicalce con il tempo di stagionatura haevidenziato,inaccordoconidatidiletteratura,

una massiccia trasformazione di cristallisferoidali e/o prismatici in cristalli lamellari.Inoltrestatarilevatalaformazionedicristalli

diportlanditecaratterizzatidaunampiospettrodelle dimensioni con formazione non solo dicristallilamellarididimensionisubmicrometricimaanchelacrescitadigrossicristallilamellariditipoesagonale.

Il modello che suggerisce la sola crescita dicristallipiccoliaspesedicristallipigrandi(13-15) contrasta con il cosiddetto Ostwaldripening che prevede infatti il fenomenoopposto.Lacontinuaevoluzionedellamicrostrutturadelgrasselloconlastagionaturainterminidiformae dimensione dei cristalli di portlandite devecomportare comunque una riduzionedellenergia libera totale di superficie di tutti i

cristalli.Inoltrelavariazionediformadeicristallideve soddisfare la Wulff shape (16)riguardante la forma cristallina avente la pibassa energia libera di superficie per undeterminatovolume.Sesiconsiderailmodelloperilqualeuncristalloprismatico di portlandite si trasforma in tanticristalli lamellari pipiccoli secondo lo schemadi fig. 7, la trasformazione pu essereconsideratacomeil risultato diuntaglio lungo

lassecottenendo,aparitdivolume,uncertonumerodilamelle.Lenergialiberadisuperficiedelsingolocristalloprismaticodatada:

piSpi+prSpr=cs

mentre quella delle lamelle di pari volumerisulta:

piSpi+prSpr=pc

dove pi, e pr, sono le energie libere disuperficie delle facce pinacoidali e prismatichedei cristalli siaprismatici che lamellari, mentreSpi,Spr,eSpiindicanolasuperficiedellefaccepinacoidali del cristallo singolo, la superficiedelle facceprismatiche, siadelcristallosingoloche delle lamelle, e la superficie delle facce

pinacoidalideicristallilamellari.Dallo schema di fig. 7 si rileva che Spi > Spi,mentre gli altri valori possono considerarsi

costantiechepertantopc>cs.Neconsegueche levoluzione di un cristallo prismatico intanticristallilamellaripipiccolida


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Fig. 7. Schema del meccanismo di formazione di piccoli

cristalli lamellari a partire da un cristallo singolo

prismatico.

considerarsi impossibile da un punto di vistatermodinamico.Ilmodello schematicamente illustrato in fig. 8,per il quale un singolo cristallo o vari cristalliprismatici evolvono in un singolo cristallolamellare con elevato sviluppo basale, risultapossibile dal punto di vista termodinamico inquanto tale evoluzione comportaunanotevoleriduzionediSpreunincrementodiSpi.Essendo pi


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Poichlalavorabilitdelgrassellofavoritadaunalto contenuto diacquadi ritenzione,dallaformalamellaredellaportlanditeedaparticellecaratterizzate dadimensionimediepipiccole,si pu concludere che tali caratteristiche

vengono raggiunte con tempi di stagionaturasuperiorea24-36mesi.E sorprendente il fatto che gli antichi Romaniproibissero per legge limpiego di grasselli dicalcecon una stagionatura inferiore proprio ai36mesi!Bibliografia

1.G.PlinioII,NaturalisHistoria,libroV;p.709-

11,G.Einaudi,Torino,Italy,1988.2.Vitruvio,DeArchitettura,libroVII;p.1033,G.Einaudi,Torino,Italy,1997.3 J. Ashurst, Mortars for Stones Buildings;pp.78-96inConservationofBuildingandDecorativeArts,Vol.2.EditedbyJ.Ashurstand F. G. Dimes, Butterworths, London,U.K.,1990.4.G.Torraca,PorousBuildingMaterials,3rdEd.International Centre for the Study of the

Preservation and Restoration of CulturalProperty,Rome,Italy,1988.5.W.D.Kingery,ARoleforCeramicMaterialsScience in Art, History and Archaeology, J.Mater.Ed.,9[6](1987).6. J. M. Teutonico, I.McCaig, C. Burns, and J.Ashurst,TheSmeatonProject:Factorsaffectingthe Properties of Lime-Based Mortars, Assoc.Preserv.Technol.Bull.,25,(1994)32-49.7.G.Biscontin,M.Piana,andG.Riva,Researchon Lime and Intonacoes of the HistoricalVenetian Architecture; pp. 359-74 inProceedings of the Symposium on Mortars,Cements,andGroutsUsedintheConservationof Historic Buildings. International Centre fortheStudyofthePreservationandRestorationofCulturalProperty,Rome,Italy,1981.8. National Lime Association, Specification for

Lime and Its Uses for Plastering, Stucco, UnitMasonryandConcrete,LathPlaster,9,(1996)1-16.

9.R.S.Boynton,ChemistryandTechnologyofLime and Limestone, 2nd ed. Wiley, NewYork,1980.

10. C. Rodriguez-Navarro, E.Hansen, and W.S.Ginell, Calcium Hydroxide Crystals EvolutionuponAgingof LimePutty,J.Am.Ceram.Soc.,81[11](1998)3032-34.11. W. Ostwald, ber die Vermeintliche

Isomeric des Roten und GelbenQuecksilberoxyds under dieOberflchenspannung Fester Krper, Z. Phys.Chem.,34,(1900)495-503.12. O. Marino, G. Mascolo, M.C. Mascolo, A.Vitale. Microstructure evolution of lime puttyuponaging. J.Cryst. Growth, 2010 (in corsodipubblicazione)13. O. Cazalla, C. Rodriguez-Navarro, E.Sebastian, and G. Coltrone, Aging of Lime

Putty: Effects on Traditional Lime MortarCarbonation,J.Am.Ceram.Soc.,83[5](2000)1070-76.14. B.Tomazic,R.Mohanty,M. Tadros,and J.Estrin, Crystallization of Calcium Hydroxidefrom Aqueous Solution: II. Observation ofGrowth,MorphologyandSecondary Nucleation, J. Cryst. Growth, 75(1986)339-347.15.D.E.Giles,I.M.Ritchie,andB.A.Xu,The

Kinetics of Dissolution of Slaked Lime,Hydrometallurgy,32(1993)119-128.16. G. Wulff, Zur Frage Geschwindigkeit desWachsthums und der Auflsung derKristallflachen,Z.Kryst.Mineral.,34,(1901)449-530.17. A. W. Adamson, Physical Chemistry ofSurface,5thed.Wiley,NewYork,1990.


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AScuoladiCalce:alviaicorsia

Firenze

A Scuola di calce un insiemedi corsi natodallacondivisionedivaloridapartedellIstitutoper lArte e il Restauro, Palazzo Spinelli di

Firenze e lAssociazione Forum Italiano Calce.La vocazione dellIstituto verso la salvaguardiadellambiente e del patrimonio storico eartisticoe, parallelamente, il mantenimento invitadellecapacitartisticheeartigianali,sisonoincontrate con linteresse dellAssociazioneForum Italiano Calce che studia, difende e

promuove la calce, un materiale affascinantechepidiognialtrorappresentalanticaarteeilmestieredelcostruire.Lobiettivo di questi corsi di trasmettere ilsapere antichissimo che permolte generazionidi botteghe e atelier stato tramandato dapadre in figlio secondo modi e regoleimmutabili.La finalit quella di riappropriarsi dellaconoscenza delle ricette, delle tecniche, della

messa in opera e della migliore prassiconservativa alla base di ciascuna tecnicacostruttiva e artistica che impiega comematerialeprincipalelacalce.I corsi prendono il via nel mese di marzo e sisnodanoinsingolimodulisettimanali,di16ore(gioved,venerdesabato).

Letti per Voi: Calce -

metamorfosidellamateria

Perchivuoleapprofondire,perchiinteressatoagli aspetti di pratici e/o teorici sulla calce, e

anche per chi non ha tempo di leggere,proponiamounarubricadirecensionidilibricheaffrontano lattualit e il mondo della calce,scritti dagli autori pi rappresentativi delmomento.In questo numero parliamo del libro Calce -

metamorfosi della materia - Storiacaratteristiche, applicazioni, tecniche ed

evoluzioni del materiale pi umile e sano diFranco Saldino e Miranda Daddetta.Sitrattadiuneccellentemanualetecnico,riccodiillustrazioni, hetramandae rinnova lusodiunmaterialenobileeumilenelcontempocomelacalce.Ilvolumeancheesoprattuttounsingolareeappassionato inno al saper fare adarte, che

invita il lettorea confrontarsi con lacalcee lesue sorprendenti possibilit di impiego nellafiniture architettoniche e nella decorazionemurale.FrancoSaldinoMirandaDAddetta

Calce-metamorfosidellamateria

Storiacaratteristiche,applicazioni,tecniche

edevoluzionidelmaterialepiumileesano

DigitalPrintCromograficaRoma,2010


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La calce protagonista anche

allEcomakediVerona

Il Forum Italiano Calce stato inviato aparteciparealConvegnoSalubritaeCostruzioniSostenibili: la qualit dei materiali da

costruzione per il benessere indooraggiornamenti, esperienze e necessita aconfronto.Il Convegno rappresenta un momento diriflessioneedistudioallinternodiEcomake,laprima rassegna internazionale di materiali e

tecnologie per il benessere e la salubrit degliambientiinterni.Lincontrofinalizzatodaunaparte,averificarelostatodellartesuquantoinItaliaeinEuropasistaproducendodalpuntodivistadellaricercasul tema della sostenibilit e salubrit deimaterialiperlediliziasostenibile.Contemporaneamente, durante il Convegno siavrmododievidenziareesempipilotadibuonepratiche condotte sul tema e quindi per dar

voce alle esigenze di chiarezza e di certezzenormative avanzatedal mondodei produttori,deitecniciedeicittadinisuquestoimportantetema.Lappuntamento a Verona, Palaexpo,VeronaFiere,gioved17febbraio2011,ore9,30-13.00.Info:www.ecomake.it

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