Di cosa parla il libro

• Il volume offre una panoramica chiara e approfondita sui principali aspetti legati alle murature umide, tra cui:
• le cause dell’umidità (risalita capillare, infiltrazioni, condensa)
• i meccanismi fisici e chimici che provocano il degrado dei materiali
• i metodi di diagnosi per individuare correttamente il problema
• le soluzioni tecniche e progettuali più efficaci per il risanamento

Particolare attenzione è dedicata all’importanza di un approccio corretto: ogni intervento deve partire da un’analisi precisa, evitando soluzioni standard che spesso non risolvono definitivamente il problema.

Un riferimento per professionisti e non solo
“Murature umide: cause e rimedi” si rivolge a tecnici, progettisti e operatori del settore, ma è anche uno strumento utile per chi desidera approfondire il tema prima di affrontare lavori di ristrutturazione o risanamento.
Grazie a un linguaggio chiaro e a contenuti tecnici ben strutturati, il libro permette di acquisire una visione completa e consapevole del problema.

Dove acquistarlo
Il volume è disponibile online al seguente link:
https://www.grafill.it/home/8965-murature-umide-cause-rimedi.html

L'articolo Pubblicato il libro “Murature umide: cause e rimedi” proviene da Renzo-ArtHome.

1) BI MASTIC
Mastice adesivo e sigillante tixotropico silano modificato, elastico, monocomponente per l’incollaggio ad alte prestazioni di materiali diversi, sia all’interno che all’esterno, in sostituzione o integrazione di fissaggi meccanici. Volteco

2) SANOFER
è un rivestimento protettivo cementizio specifico per la salvaguardia dei ferri di armatura. Volteco

3) PLASTIVO 250
Rivestimento impermeabile, polimero modificato, bicomponente ad elevata flessibilità.
Versatilità d’impiego per l’impermeabilizzazione di superfici sottoposte a spinta idrostatica sia positiva che negativa. Volteco

4) Pool Protector
Rivestimento monocomponente satinato ad alta resistenza ai raggi UV, idoneo per proteggere e rivestire piscine. Pool Protector presenta alte prestazioni, è flessibile e con elevata resistenza all’abrasione, all’acqua clorata. Realizza una finitura liscia, continua e senza giunti. Disponibile in versione colorata o trasparente. Diasen

https://www.facebook.com/RenzoArtHome/videos/2081822615553882

L'articolo Fontana dei Grifi all’interno del castello Miramare di Trieste proviene da Renzo-ArtHome.

Se il tagliamuro non viene eseguito correttamente o non viene rispettato durante la costruzione o la ristrutturazione, l’umidità di risalita può causare danni significativi: muffa, efflorescenze saline, intonaco scrostato e, nei casi più gravi, degrado strutturale. Oltre ai danni estetici, l’umidità compromette la salubrità degli ambienti, rendendoli inadatti all’abitabilità.

Renzo-Arthome ha realizzato diversi interventi per risolvere problemi legati all’umidità di risalita, utilizzando tecniche specializzate per bloccare l’avanzata dell’acqua e preservare l’integrità delle strutture. Interventi di qualità, come quelli realizzati da professionisti del settore, sono fondamentali per garantire un ambiente sicuro e duraturo nel tempo.

L'articolo Il Tagliamuro e l’Umidità di Risalita: Cause e Conseguenze proviene da Renzo-ArtHome.

La thenardite (Na2SO4) è la forma anidra del solfato di sodio. Tradizionalmente, si pensava che precipitasse direttamente dalla soluzione solo a temperature superiori a 32,4°C. Tuttavia, recenti studi hanno rivelato che può formarsi anche a temperature inferiori (come 20°C) in condizioni di bassa umidità relativa e rapida evaporazione. Questo fenomeno è favorito dalla nucleazione eterogenea su superfici difettose, in micropori o su impurità.

La thenardite può cristallizzare in diverse forme, inclusi aghi allungati (fase III) e prismi bipiramidali più grandi (fase V). La sua tendenza a cristallizzare a rapporti di supersaturazione più elevati rispetto alla mirabilite (la forma idrata Na2SO4·10H2O) genera pressioni di cristallizzazione maggiori, causando danni più significativi ai materiali porosi.
Contrariamente alle convinzioni precedenti, la thenardite non si idrata direttamente in mirabilite quando esposta all’umidità. Invece, si dissolve e poi ricristallizza come mirabilite o thenardite.

Questa scoperta ha importanti implicazioni per la comprensione dei meccanismi di danno: molti danni precedentemente attribuiti alla pressione di idratazione della mirabilite sono in realtà dovuti alla pressione di cristallizzazione di thenardite e mirabilite.

I materiali con abbondanti micropori sono particolarmente suscettibili al danno da cristallizzazione del solfato di sodio. Questo spiega perché alcuni materiali da costruzione si deteriorano più rapidamente di altri in presenza di sali.
La corretta identificazione della fase che sta cristallizzando (thenardite o mirabilite) è cruciale nei test di cristallizzazione del sale per interpretare accuratamente i risultati e valutare la durabilità dei materiali da costruzione.

Queste nuove comprensioni sul comportamento della thenardite e del sistema Na2SO4-H2O in generale hanno importanti implicazioni per la conservazione del patrimonio culturale, l’ingegneria civile e la geomorfologia. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per comprendere meglio l’influenza del supporto poroso sulla cristallizzazione dei sali e i rapporti di supersaturazione raggiunti prima della nucleazione nei pori.

L'articolo L’erosione salina proviene da Renzo-ArtHome.

Nella foto(disegno) vediamo nella parte sinistra il procedimento e fasi di risanamento “Corretto”, nella parte destra vediamo gli errori che spesso si fanno in un risanamento e cioè bypassare con le malte il tagliamuro fornendo di fatto all’umidità un ponte per scavalcarlo, se il tagliamuro non è presente e siamo in presenza di risalita bisognerebbe prima fermare la risalita e poi pensare al resto.

Come si può vedere nella parte sinistra della foto per evitare che l’umidità salga attraverso le malte bisognerebbe impermeabilizzare la parte bassa fino ad almeno 5/10 cm sopra il tagliamuro sia esistente o fatto con una barriera chimica o taglio meccanico, successivamente prima della nuova malta un buon antisale per evitare che in fase di asciugatura dell’umidità residua presente nella muratura porti i sali in superficie sulle nuove malte. Ci sarebbe ancora tanto da scrivere ma per ora mi fermo qui.

L'articolo L’importanza di rispettare il tagliamuro sia esso fisico o chimico proviene da Renzo-ArtHome.

Impermeabilizzazioni dall’interno, senza smantellamenti ed onerosi sbancamenti di terreno o manufatti architettonici, tramite iniezione di resine idroespansive a pressione variabile.

Iniezioni resine

Renzo-ArtHome è specializzato in iniezioni di resine a pressione variabile nei muri di fondazione, box, locali interrati, scantinati e vasche contenenti liquidi.

Le lavorazioni consistono nell’iniettare a pressione variabile, una resina idroespansiva che va a sigillare definitivamente tutti gli spazi vuoti presenti nei muri e nelle lastre prefabbricate.

Con questa resina si vanno a saturare crepe, fessure e le riprese di getto delle varie strutture interessate dall’attraversamento di acqua e dalle infiltrazioni arrestandole in tempi ridotti. Una volta che la resina si è espansa, la struttura rimane asciutta e protetta dal degrado causato dalle perdite.

Questa tecnica permette di intervenire velocemente dove non sia possibile eseguire i lavori dall’esterno, sia per problematiche relative ad autorizzazioni, alla presenza di proprietà altrui o a costose demolizioni e successivi ripristini delle opere presenti sui terreni.

Impermeabilizzazione di tetti e di terrazzi abitabili

Il sistema di intervento con resine in PMMA certificate, permette di impermeabilizzare tetti e terrazzi senza demolire la vecchia superficie, in tempi rapidi e con la possibilità di avere diverse finiture decorative.

Il rifacimento tradizionale di terrazze, balconi e balconi richiede molti giorni di lavorazione, polveri prodotte dalle demolizioni, movimentazione delle macerie, rumore, inaccessibilità agli ambienti per tutta la durata dei lavori, ecc…

Il tipo di intervento proposto da Renzo-ArtHome con resine di alta qualità in polimetilmetacrilato permette invece di ripristinare l’impermeabilizzazione aderendo direttamente al supporto esistente, senza demolire la vecchia superficie.

Le speciali resine in PMMA hanno tempi d’indurimento rapidi, permettendo di completare la maggior parte dei lavori in pochi giorni e di rendere pertanto velocemente disponibile terrazze e tetti.

Sono inoltre disponibili diverse finiture decorative per rendere i tetti o le terrazze esteticamente più piacevoli.

Quali sono i vantaggi di una impermeabilizzazione con resine in PMMA?

1. Alte prestazioni
   Rivestimento di spessore omogeneo e senza giunzioni, adattato ad ogni dettaglio (scarichi, montanti, ecc…). Resistente all’usura, alle variazioni climati e adatto a traffici pedonali o carrabili.
2. Ristrutturazione senza demolizione
   Non si demolisce la vecchia superficie e si evitano dunque il trasporto di macerie. Non si presenteranno nemmeno rumori molesti o fastidiose polveri.
3. Rapidità di esecuzione
   Grazie alla rapida polimerizzazione delle resine in PMMA, un intervento d’impermeabilizzazione è rapido ed in molti casi si risolvere in un solo giorno.

Caratteristiche tecniche e certificazioni

La tecnologia con resine in PMMA è classificata e certificata secondo l’EOTA (European Organization for Technical Approval) per avere una vita di utilizzo stimata oltre ai 25 anni (classe di “working life” W3). 

La tecnologia di queste resine elastiche armate è classificata e certificata secondo l’EOTA (European Organization for Technical Approval) avente performance di resistenza agli sbalzi termici quantificabile in range da -30°C a +90°C, quindi in grado di operare sia in zone climatiche classificate M che zone climatiche classificate S.

Le resine sono riconosciute dalle direttive FLL per resistere al contatto diretto con il terreno e all’azione di punzonamento delle radici (root resistance).

La resine in PMMA hanno un valore di crack bridging pari a 2 mm, associata ad una tensione massima di snervamento di 30 N/mm², come riconosciuto dall’ente di certificazione BBA (British Board of Agreement) sulla base dei test effettuati nel rispetto delle normative DIN.

L'articolo Impermeabilizzazioni: come intervenire e quali soluzioni scegliere proviene da Renzo-ArtHome.

Tutta l’acqua impiegata nelle diverse operazioni di edificazione di un manufatto nuovo necessita di periodi oscillanti da uno a tre anni per disperdersi ed evaporare completamente. Conseguentemente, i valori di coibentazione delle nuove strutture originariamente calcolati entreranno a regime solamente dopo tale periodo. In questo lasso di tempo l’edificio non dovrebbe essere abitato per evitare il superamento dei valori limite dell’umidità ambientale favorendo, in questi casi, condensazioni superficiali e relative problematiche annesse. La fase di maturazione dei calcestruzzi e delle altre strutture edili potrà essere accelerata utilizzando uno o più deumidificatori ambientali avendo cura di chiudere porte e finestre per evitare la deumidificazione dell’aria esterna. La movimentazione dell’aria con pale a lenta rotazione favorirà ulteriormente le operazioni di asciugatura.

L’umidità meteorica

L’AZIONE COMBINATA DELL’ACQUA E DEL VENTO SULLE SUPERFICI VERTICALI.
Questa manifestazione diversa di umidità viene spesso sottovalutata e non presa nella giusta considerazione soprattutto riguardo le conseguenze da essa derivanti. Infatti, mentre un comune acquazzone non produrrà alcun tipo di danni sulle superfici di un edificio e basteranno alcuni giorni per farle tornare perfettamente asciutte, lo stesso fenomeno, in presenza di vento, comporterà per lo stabile problematiche importanti e ripercussioni di lungo periodo. Fatta eccezione per le strutture in CLS, l’azione combinata dei due elementi permetterà all’acqua di penetrare in profondità per la pressione esercitata dal vento sulla superficie, superando agevolmente l’intonaco attraverso le sue cavillature e micro fessurazioni per interessare successivamente gran parte, o la totalità, della muratura stessa. In questo caso si avranno tempi lunghissimi di asciugatura (mesi o, in alcuni casi, anni) con relativa perdita di coibentazione con valori non inferiori al 70% rispetto alla stessa muratura asciutta. Conseguentemente sulle superfici interne si potranno produrre condensazioni superficiali creando il terreno favorevole alla successiva proliferazione di muschi, funghi o licheni. Inoltre durante la fase di asciugatura della muratura in questione si potranno verificare trasmigrazioni saline o di carbonati sulle superfici con conseguenti ulteriori danni meccanici ed estetici. L’umidità relativa ed i fenomeni condensativi

L’umidità presente all’interno delle abitazioni è determinata, in parte, anche da un’ elevata produzione di vapore da parte delle persone che le utilizzano. Attività quali cucinare, lavare asciugare il bucato sui caloriferi eccetera, producono valori indicativi che possono essere quantificati in 10 litri di acqua (sotto forma di vapore) per nucleo familiare di quattro persone/giornata. Il mantenimento dello stato di benessere si raggiunge impedendo che l’umidità relativa dei locali non superi il 65-70%. Valori superiori a quelli indicati provocheranno problematiche importanti quali condensazioni superficiali che favoriranno la proliferazione di microorganismi, funghi, licheni, producendo cattivi odori, degrado delle strutture ed inquinamento ambientale. Meno dell’1%, dell’aria umida riesce ad essere smaltita attraverso la traspirazione delle murature; il 99%, pertanto, viene eliminato mediante il ricambio dell’aria (aprendo le finestre) o attraverso una cappa di aspirazione, o tramite deumidificatori e/o climatizzatori. L’importante è prenderne coscienza, fidandosi della tecnologia e di quanto detto sopra, lasciando perdere le fantasie commerciali di chi afferma che sia necessaria e risolutiva una “respirazione dei muri”. Quando l’umidità relativa13 raggiunge un valore pari al 65-70%, deve essere attivata una forma di areazione. L’ideale è un igrostato14 collegato ad una bocchetta di scambio con l’esterno che immette o espelle aria in relazione alla percentuale di umidità relativa riscontrata. In assenza di tecnologia sarà sufficiente areare le stanze aprendo le finestre per circa 5 minuti. Rivestendo le pareti ed i soffitti interni con del cartongesso, oppure utilizzando un rivestimento traspirante con un coefficente µ basso, otterremo il caratteristico effetto spugna – ciò non al fine di “far respirare il muro”, bensì per utilizzare la finitura interna come “polmone” nei momenti in cui la produzione del vapore acqueo aumenta, per poi ricederla quando la percentuale relativa ritorna entro i limiti di comfort. L’umidità nei muri “controterra

Contrariamente al fenomeno della risalita capillare, dove la pressione atmosferica non esercita alcun ruolo nella manifestazione del fenomeno stesso, risulta invece determinante nel caso delle murature interrate. Conseguentemente la scelta delle tecnologie per contrastare questo tipo di umidità dovrà essere orientata verso materiali idonei. Un esempio per tutti: l’utilizzo di intonaci macroporosi (fortemente permeabili) “direttamente” su tali murature produrrà l’effetto opposto di quanto desiderato. Basterà in questo caso utilizzare come sottofondo una boiacca impermeabilizzante sulla quale successivamante potrà essere applicato l’intonaco macroporoso con evidenti vantaggi “anticondensativi”.

Pressione:

La pressione è una grandezza fisica, definita come il rapporto tra la forza agente ortogonalmente8 su una superficie e la superficie stessa. Il suo opposto (una pressione con verso opposto) è la tensione meccanica9. La pressione è una grandezza intensiva10 e quindi si intende sempre riferita all’unità di superficie. P = Pressione F = Forza S = Superficie Pressione e tensione, nel caso in cui siano interne ad un corpo, possono essere generalizzate nel concetto di sforzo meccanico. La pressione può essere classificata in due modi: Pressione assoluta (o reale): determina la pressione effettiva che viene esercitata. Pressione relativa: determina la pressione differenziale o percepibile; (ad esempio l’atmosfera terrestre, pur agendo una pressione di un’atmosfera, non viene percepita dal corpo umano, mentre viene percepita la differenza di pressione). Spesso viene presa come riferimento per la valutazione della pressione relativa la pressione atmosferica (che quindi vale 1 atm in senso assoluto e 0 atm in senso relativo).
Pressione osmotica:
La pressione osmotica è una proprietà colligativa11 associata alle soluzioni. Quando due soluzioni con lo stesso solvente ma a concentrazioni diverse di soluto sono separate da una membrana semipermeabile, le molecole di solvente si spostano dalla soluzione con minore concentrazione di soluto alla soluzione con maggiore concentrazione di soluto, in modo da uguagliare le concentrazioni delle due soluzioni.
L’umidità ascendente nelle murature “fuori terra”

Il fenomeno della capillarità s’incontra spesso nella vita quotidiana ed è legato alla bagnabilità, cioè alla capacità dei liquidi, per esempio l’acqua, di bagnare le superfici solide. Questa forza di adesione1 tra liquido e parete solida, prevalente su quelle di coesione tra le molecole del liquido, è responsabile, nei capillari, della risalita del liquido lungo la parete, in contrasto con la forza di gravità. L’altezza raggiunta L’umidità ascendente nelle murature “fuori terra”dal liquido è quella nella quale si equilibrano la forza di gravità e quella di coesione da una parte, e quella di adesione dall’altra. Se invece è la forza di coesione2 a prevalere su quella di adesione, la parete respinge il liquido verso il basso, in contrasto con la legge dei vasi comunicanti3. Questo fenomeno si osserva ad esempio sulle superfici idrorepellenti. La risultante delle forze di adesione e di coesione lungo la superficie del liquido è detta tensione superficiale4 . Essa sarà diretta verso l’alto nel caso della risalita del liquido lungo il capillare, e verso il basso nel caso dell’abbassamento del livello del liquido nel capillare. Nel primo caso la superficie del liquido apparirà concava, nell’altro apparirà convessa verso il basso. Il centro della superficie del liquido si chiama menisco5 ed è a partire da questo valore che si misura l’innalzamento o l’abbassamento del livello. La direzione del vettore risultante è la stessa della tangente alla superficie del liquido e l’angolo che forma si chiama angolo di bagnabilità. Si noti che l’innalzamento o l’abbassamento del livello non dipendono solo dal liquido, ma anche dal materiale della parete. L’acqua, ad esempio, risale in un capillare di vetro, mentre si abbassa in uno di teflon.

Angolo di bagnabilità:

È esperienza comune che una goccia di liquido posta su una superficie piatta mostri una tendenza a modificare la sua forma a seconda delle caratteristiche della superficie e del liquido usati. Più la goccia è simile alla superficie solida, più la goccia sarà piatta. Se, al contrario, tra la superficie solida ed il liquido non vi sono interazioni apprezzabili, la goccia avrà una forma simile ad una sfera, per minimizzare il contatto con essa. Per quantificare tale fenomeno si introduce il concetto di angolo di contatto, definito come angolo α, che la superficie orizzontale forma con la tangente nel punto di contatto dell’interfaccia liquido-aria, liquido-solido, solido-aria. L’umidità ascendente nelle murature “fuori terra”L’angolo di contatto fornisce diverse informazioni sull’affinità tra il solido, il liquido e l’aria. La relazione tra l’angolo di contatto e la tensione superficiale è: cosα = γsa-γsl / γla Dove: γsa = tensione all’interfaccia solido-aria; γsl = tensione all’interfaccia solido-liquido; γla = tensione all’interfaccia liquido-aria. Il valore del coseno6 cosα è un numero compreso tra -1 ed 1 relativamente all’angolo che lo produce. Questo valore è utilizzato dalla formula di Yurin7 per determinare l’altezza della colonna d’acqua in un capillare.Ora calcoliamo l’altezza h che raggiunge il liquido all’interno di un capillare. Se la superficie del liquido è concava verso l’alto, la forza della tensione superficiale 68614.png in corrispondenza delle pareti del tubo sarà diretta verso l’alto; la componente verticale di questa forza, applicata a tutto il bordo del liquido aderente al capillare, è quella che sorregge il liquido ed ha modulo (F cosα), dove l’angolo è quello individuato, detto angolo di contatto. Se la superficie del liquido è convessa verso l’alto, invece, la forza della tensione superficiale 68604.png in corrispondenza delle pareti del tubo sarà diretta verso il basso. Ora, considerando che il bordo di contatto corrisponde alla circonferenza del capillare (2πr), si possono calcolare alcuni elementi trascurando la lieve curvatura sulla superficie: La forza F verticale F = (2πr)(cosα) Dove: = tensione superficiale; (2πr) = circonferenza; (cosα) = rapporto dipendente dall’angolo α. il volume V del liquido nel capillare V = (πr2)h Dove (πr2) = superficie della sezione capillare; h = altezza della colonna di fluido nel capillare. il peso P del liquido nel capillare: P = (πr2)h fg Dove (πr2)h = volume del fluido; f = densità del liquido; g = accelerazione di gravità. Eguagliando la forza F, diretta verso l’alto, al peso P della colonna di liquido, si ha: (2πr)(cosα) = (πr2)hfg da cui si ricava l’altezza h raggiunta dal liquido LEGGE DI YURIN: h = 2 cosα / rfg

Danni provocati dalla risalita capillare

Il degrado delle murature, degli intonaci e delle eventuali pitture o decorazioni è proprio causato dall’acqua di risalita capillare. Interessa l’edilizia civile in genere e gran parte del nostro patrimonio immobiliare. In tempi remoti tale fenomeno era ampiamente conosciuto, ma considerato dai costruttori quasi ineludibile dalla struttura stessa. Oltre ai danni estetici, l’umidità ascendente aumenta la dispersione del calore dall’interno dell’edificio verso l’esterno e favorisce inoltre l’aumento dell’umidità relativa interna, provocando problemi igienici ed ambientali. Perchè gli intonaci si sgretolano

Tutti i materiali da costruzione sono porosi; questo fa sì che infiltrazioni d’acqua in genere, o quelle di risalita capillare, possano far trasmigrare in superficie i sali contenuti nella muratura stessa oppure quelli che si trovano disciolti nel terreno. Questi sali, non potendo come l’acqua evaporare dai muri, una volta raggiunta la superficie esterna cristallizzano, rimanendo per sempre condizionati dalle continue variazioni dei tassi di umidità relativa ambientale, anche dopo aver eliminato le cause della risalita capillare. I sali cristallizzati sulle superfici, essendo fortemente igroscopici, riescono ad assorbire l’acqua contenuta nell’aria provocando un notevole aumento del loro volume (come la formazione del ghiaccio ad esempio) passando dallo stato anidro a quello saturo in presenza di aria secca o umida. La conseguenza di ciò è una forte azione meccanica demolitiva in grado negli anni di sgretolare, oltre agli intonaci di rivestimento, anche materiali da costruzione estremamente compatti come il mattone, le pietre calcaree e addirittura i graniti (es.: nelle chiese le pietre di rivestimento, i gradini degli altari, etc.). Si può facilmente comprendere l’importanza di impedire che questi sali raggiungano le superfici esterne, ma rimangano inerti all’interno dei materiali da costruzione e quindi non più a contatto con l’aria esterna.
PER RISOLVERE LE PROBLEMATICHE LEGATE AI SALI È DECISAMENTE PREFERIBILE IL SISTEMA “FISICO” A QUELLO CHIMICO.
Le principali categorie dei sali presenti nei materiali da costruzione possono essere sommariamente raggruppate in: cloruri, solfati, nitrati e nitriti con caratteristiche degenerative sui muri più o meno evidenti in funzione della loro concentrazione e della natura del materiale stesso. I vantaggi di utilizzare il sistema fisico, quale l’applicazione delle boiacche antisaline specifiche prima della stesura dei nuovi intonaci, risultano essere quelli relativi alla certezza del risultato indipendentemente dal tipo di sale presente nella muratura. Tutti i sistemi antisale a precipitazione chimica, invece, necessitano della conoscenza precisa della categoria del sale presente al fine di utilizzare il neutralizzante corrispondente. Ovviamente, in presenza di intonaci affrescati, le tecniche di desalinizzazione più appropriate risultano essere quelle realizzabili con impacchi assorbenti, il cui costo, congruo in questi casi, non è certamente proponibile per gli interventi di edilizia civile.

Fonte didattica “Tecnored”

L'articolo L’umidità e le diverse tipologie proviene da Renzo-ArtHome.

La termoforesi è un fenomeno fisico studiato da diversi scienziati fin dalla seconda metà del XIX secolo. Per la prima volta è stato il fisiologo tedesco Carl Ludwig nel 1856 a notare alcuni comportamenti anomali delle particelle di piccolissime dimensioni sospese nell’aria in presenza di differenze di temperatura.

Successivamente, nel 1870 il fisico irlandese John Tyndall aveva osservato che un cilindro metallico riscaldato e un filo di platino caldo posti in una camera contenente della polvere, allontanavano le particelle dalla loro superficie. Il fisico e meteorologo scozzese John Aitkin, nel 1884 provò con diversi esperimenti che le particelle di polvere venivano allontanate dalle superfici calde per effetto dalla maggiore agitazione delle molecole conseguente alla differenza di temperatura esistente rispetto all’aria ambiente.

Nel 1897 il fisico svizzero Charles Soret pubblicò uno studio molto dettagliato del fenomeno, enunciando le leggi che ne determinano il comportamento in funzione dei diversi parametri coinvolti. Nello stesso periodo, il chimico e fisico britannico Sir William Crookes giunse indipendentemente alle stesse conclusioni, inventando uno strumento, detto appunto “Radiometro di Crookes”, che sfrutta la termodiffusione per generare la rotazione di un’elica quando questa è colpita direttamente dai raggi termici. Il principio fisico enunciato da Crookes, detto “Thermal Transpiration” o “Thermal Diffusion”, venne validato qualche anno dopo dall’allora presidente della Royal Society di Londra, Sir James Clerk Maxwell.

Negli anni questo interessante fenomeno è stato ulteriormente analizzato e approfondito da diversi gruppi di ricerca in tutto il mondo, afferenti a diverse discipline come la geologia, la metallurgia, la meteorologia, la depurazione dell’aria e dell’acqua oltre che nello studio del degrado superficiale dei monumenti.

La termoforesi deve il suo nome all’unione di due termini che derivano dal greco: “thermos” (calore) e “phoresis” (il trasportare), cioè significa “trasporto per mezzo del calore”. Il fenomeno si manifesta in maniera piuttosto lenta e con energie di modesta entità in diverse situazioni, causando i seguenti effetti, sempre e solo quando esiste un sufficiente gradiente di temperatura nel sistema preso in esame:

– Nei gas: sposta le particelle sospese secondo il gradiente di temperatura, dalla zona più calda verso quella più fredda
– Nelle soluzioni liquide: sposta gli ioni del soluto dalla zona più calda a quella più fredda variando la concentrazione della soluzione oppure sposta le particelle sospese nel liquido sotto forma di miscuglio, allontanandole dalla parte calda
– Nelle masse porose: sposta i fluidi contenuti nei pori secondo il gradiente di temperatura, dalla zona più calda verso quella più fredda

Gli effetti della termoforesi sono proporzionali alle differenze di temperatura esistenti nel sistema analizzato, si manifestano esclusivamente in presenza di fluidi: gas, vapori, liquidi e delle loro miscele e non avvengono nel vuoto.

In altre parole, la termoforesi consiste nella migrazione spontanea di particelle immerse in un fluido, o di specie ioniche dissolte sotto forma di miscela in una soluzione, oppure di fluidi contenuti in un mezzo poroso, indotta da differenze di temperatura.

Praticamente si realizza una vera e propria pressione, esercitata da una forza, dovuta alla differenza di temperatura, che spinge via e allontana le particelle dalle superfici calde, mentre le attira su quelle fredde. La forza con la quale le molecole vengono “spinte” dalla differenza di temperatura prende il nome di “forza foretica”.

Trattandosi di un fenomeno diffusivo, ne segue le leggi anche in funzione degli altri parametri coinvolti, ad esempio, la termoforesi dipende strettamente dal numero di Knudsen che ha una delle sue applicazioni nello studio dei fenomeni diffusivi nei mezzi porosi.

(Il numero di Knudsen (Kn) è un gruppo adimensionale, utilizzato in diversi campi della chimica e della fisica, si definisce come il rapporto tra il cammino libero medio molecolare λ e una lunghezza caratteristica (L) del fenomeno fisico osservato).

A seconda del valore del numero di Knudsen si identificano 3 diversi regimi di flusso:
• flusso viscoso: Kn < 0,01
• regime molecolare: Kn > 1
• regime di transizione: 0,01 < Kn < 1
Un fenomeno simile e spesso antagonista rispetto alla termoforesi è la diffusioforesi che consiste nella tendenza delle soluzioni a mantenere in equilibrio la concentrazione del soluto.
La termoforesi e la diffusioforesi sono delle forze deboli che diventano significative soprattutto con forti differenze di temperatura e su particelle di dimensioni molto piccole o sugli ioni presenti in una soluzione.
Più precisamente, la termoforesi è un’azione derivante da una forza (foretica) che si sviluppa su una particella quando questa è immersa in un sistema con forti gradienti termici.
In questo caso infatti, solitamente la particella ha un lato a contatto con una zona più calda e l’altro con una zona più fredda. Perciò i moti di agitazione termica delle molecole del gas sono diversi nei due lati e per effetto dei loro urti con la particella, le trasferiscono energie cinetiche diverse: sul lato caldo la particella riceverà dagli urti un’energia cinetica complessivamente superiore a quella ricevuta sul lato freddo. Ne consegue che la particella viene spinta verso il lato più freddo a causa di una vera e propria “pressione termica” attuata dalla “forza termoforetica”.

La diffusioforesi invece è legata alla concentrazione delle molecole e delle particelle all’interno del fluido (gas, vapore o liquido). Per azione dei moti Browniani, della velocità del fluido e delle azioni a questa conseguenti (ad esempio le variazioni localizzate di pressione per effetto Bernoulli) o per altre cause, si creano nel fluido delle zone in cui c’è una maggiore concentrazione di molecole rispetto ad altre. Le particelle solide possono quindi trovarsi immerse in zone in cui queste concentrazioni sono fortemente diverse ed essere conseguentemente soggette ad azioni di forze diffusioforetiche.

È evidente che il lato nella zona a maggiore concentrazione è esposto ad un numero di urti con le molecole superiore a quello che invece si verifica sul lato esposto alla zona di bassa concentrazione. In questo caso dunque, le particelle vengono spinte verso le zone a concentrazioni più basse con la tendenza all’equilibrio.

Nel fluido o nel mezzo poroso l’equilibrio si ottiene quando le azioni termoforetiche si bilanciano con quelle diffusioforetiche e nella soluzione si crea un gradiente di concentrazione che esercita una forza diffusioforetica di pari intensità ma di verso opposto rispetto alla analoga forza termoforetica indotta dal gradiente di temperatura.

Fig. 2 Le azioni termoforetiche generate dagli urti più intensi causati da particelle calde (dall’alto verso il basso), sono bilanciati dalle azioni diffusioforetiche (dal basso verso l’alto) dovute alla differenza di concentrazione localizzata, indotta dalla termodiffusione. Il sistema trova l’equilibrio quando le azioni del gradiente termico sono di pari intensità e verso opposto rispetto alle azioni del gradiente di concentrazione.

Le forze foretiche possono diventare importanti nei casi di evaporazione o condensazione dell’acqua: in queste situazioni infatti possono venirsi a creare delle zone con sensibili gradienti sia di temperatura che di concentrazione. Nelle normali condizioni invece, i gradienti di temperatura e di concentrazione che si instaurano nelle masse porose sono modesti e danno luogo ad azioni poco significative sulle particelle che possono essere osservati solo in tempi piuttosto lunghi.

La termoforesi negli edifici

Gli effetti della termoforesi possono verificarsi sia sulle superfici esterne che su quelle interne degli edifici. Spesso per indicare il fenomeno viene usata l’espressione “effetto fantasma”, che si riferisce alle variazioni cromatiche riscontrate in superficie, frequentemente assimilabili a macchie scure o ai “baffi di sporco”.

” Nella lingua inglese troviamo le definizioni “thermal tracking” che letteralmente significa “tracciatura termica” e “ghosting” che appunto identifica l’effetto fantasma.
Quasi sempre però, le macchie scure che riprendono in negativo le strutture in cemento armato degli edifici e spesso anche i corsi fra i mattoni delle murature, non sono dovute alla termoforesi ma a fenomeni diversi.

A causa delle sue peculiarità, il fenomeno della termoforesi si verifica molto raramente e ciò accade solo se sussistono le condizioni che ne consentono la formazione.
La deposizione superficiale di particelle per termoforesi può manifestarsi nei seguenti casi:


Temperatura della superficie inferiore a quella dell’aria che si trova al suo contatto, per tempi sufficientemente lunghi

Questa condizione è normale sulle superfici interne degli edifici, che sono riscaldate durante tutto il periodo invernale e perciò hanno una temperatura più bassa rispetto a quella dell’aria.
Sulle superfici esterne dove il calore invece procede “a uscire”, ciò accade solo su pareti molto ben isolate (ad esempio sul rivestimento esterno dei sistemi a cappotto) dove le dispersioni sono minime e conseguentemente le temperature delle superfici esterne tendono a non essere influenzate dai flussi di calore disperso.
Un’altra situazione è quella delle superfici che si trovano nella condizione (piuttosto rara in realtà) di asimmetria radiativa verso la volta celeste. Cioè emettono calore radiante verso il cielo più di quanto ne ricevono dall’ambiente circostante (radiante + conduttivo + convettivo), condizione che si verifica solo di notte, solo in assenza di nubi e solo in aria calma, così da avere la temperatura più bassa rispetto all’aria per tempi abbastanza lunghi.
In Gran Bretagna questo fenomeno prende il nome di “night sky condensation” ed è una delle possibili cause di condensazione, espressamente citata e indicata nella norma BS 5250:2011.

Presenza di aria calma.

Trattandosi di un fenomeno a bassa energia, se il movimento dell’aria in prossimità delle superfici non è abbastanza lento, le particelle di smog e fuliggine non si depositano e restano in sospensione, oppure, appena depositate vengono immediatamente riportate in circolo. Le forze di adesione sono molto basse poiché si tratta di una deposizione secca, praticamente si tratta di polvere che aderisce alle superfici per effetto di deboli cariche elettrostatiche e che può essere allontanata facilmente dal vento e più in generale dall’aria in movimento.

Assenza di dilavamento dovuto al contatto con acqua meteorica.

Se la superficie interessata dalla termoforesi è soggetta a bagnatura oppure a scorrimento di acqua piovana, cioè di flussi d’acqua veri e propri che lambiscono le superfici anche se a carattere episodico (rain-out), i depositi di particelle vengono man mano dilavati e non hanno modo di creare uno strato visibile e tale da creare modificazioni dell’aspetto cromatico.

Un altro fenomeno, relativamente poco frequente, è la deposizione umida (wash-out) che si manifesta quando le particelle contenute nell’aria si depositano sulle superfici per effetto di condensazione superficiale. In questo caso però l’acqua che condensa in superficie, essendo sempre acida, favorisce le attività biologiche come le muffe. Le macchie scure non sono di polvere depositata per termoforesi ma bensì di muffe che crescono e si sviluppano in presenza d’acqua, sebbene questa sia disponibile raramente e in quantità modesta, spesso nutrendosi proprio delle particelle depositate che in parte sono costituite da particolato biologico (spore, pollini, frammenti di altri microrganismi ecc.).

In tutti gli altri casi la comparsa di macchie scure sulle superfici interne ed esterne degli edifici non è causata dalla termoforesi.

Le formazioni scure, eventualmente unite ad altre chiare con la forma in negativo o in positivo della struttura di cemento armato e dalla caratteristica quadrettatura tipica dei muri in mattoni, sono quasi sempre dovute all’effetto combinato dell’acqua piovana e di particolari muffe, dette meristematiche, capaci di insediarsi nei pori dei materiali e di sopravvivere a lungo in assenza d’acqua.
Il meccanismo di formazione delle macchie scure sulle superfici esterne degli edifici è il seguente:

– L’acqua lambisce le pareti in occasione degli eventi meteorologici (prevalentemente pioggia e molto più raramente rugiada)
– Le superfici più calde degli edifici, cioè quelle dove sono maggiori le dispersioni, ovvero i ponti termici, fanno evaporare velocemente l’acqua e l’umidità eventualmente assorbita per impregnazione dei materiali porosi. È da osservare che sui materiali porosi, la termoforesi agisce spostando l’umidità “a uscire” dal muro (più caldo) verso l’esterno (più freddo), favorendo perciò l’asciugatura.
– Le superfici più fredde, cioè quelle meno riscaldate perché più isolate, non consentono all’acqua e all’umidità di evaporare velocemente, anche la termoforesi che spinge verso l’esterno l’umidità contenuta nei materiali porosi, è proporzionalmente ridotta.
– Se le superfici si mantengono umide o bagnate, anche sporadicamente, per tempi superiori alle 48 h, le spore naturalmente presenti nell’aria daranno luogo allo sviluppo di muffe, di colore nero.
– Se invece vi è presenza continuativa d’acqua liquida, si sviluppano delle attività biologiche diverse dalle muffe, come le alghe e i muschi che svolgono la fotosintesi clorofilliana e sono di colore verde.
– Molto frequentemente la formazione di macchie scure sulle superfici esterne degli edifici avviene sulle pareti esposte a nord, perché ricevendo un minore riscaldamento da irraggiamento solare, tendono a mantenere più a lungo l’umidità e facilmente raggiungono o superano il limite delle 48 h continuative a partire dalle quali si sviluppano le muffe xerofile.

Sulle superfici interne degli edifici invece, la termoforesi si manifesta con la formazione di depositi di fuliggine, generalmente neri, nelle zone più fredde rispetto all’aria con la quale queste sono a contatto, cioè ponti termici, travi di cemento armato, travetti, materiali inclusi nelle murature che disperdono maggiormente ecc.

Fig. 3 Deposito industriale le cui superfici sono bagnate dalla pioggia. Le zone asciutte sono quelle dove vi è maggiore dispersione di calore come le strutture in cemento armato, perciò le superfici sono più calde a fanno evaporare prima l’acqua e l’umidità, impedendo la formazione di muffe. Le zone isolate invece non fanno evaporare velocemente l’acqua e consentono la formazione di muffe e di altre attività biologiche.

Fig. 4 Formazione di attività biologiche assimilabili a muffe xerofile sulla superficie esterna di un edificio a muratura portante. Anche in questo caso non si tratta di termoforesi ma semplicemente di muffe che si insediano sui supporti che episodicamente si bagnano o si inumidiscono a causa dell’acqua piovana. Le superfici poste più in alto delle pareti sono protette dagli elementi aggettanti, non si bagnano e conseguentemente non consentono alle muffe di insediarsi.

Fig. 5 Il camino visibile nella foto è solitamente più caldo rispetto all’aria circostante, anche perché è sempre interessato dai flussi convettivi naturali, derivanti dal fenomeno noto come “effetto camino”, che fanno fuoriuscire l’aria calda dall’edificio e conseguentemente lo riscaldano anche se moderatamente. In questa situazione, anche quando la superficie esterna viene bagnata dall’acqua piovana, le zone che si asciugano prima sono quelle più disperdenti, cioè i giunti di malta fra i mattoni. Un altro fattore che contribuisce a evidenziare la forma e la posizione dei mattoni è il maggior assorbimento d’acqua del laterizio rispetto ai giunti di malta. Le superfici più fredde sono anche quelle più assorbenti, si ha perciò più umidità per tempi più lunghi e in queste situazioni la formazione di muffe è fortemente favorita

Fig. 6 Anche qui non si tratta di termoforesi ma di muffe. Semplicemente perché le superfici annerite sono soggette a frequenti bagnature ad opera dell’acqua piovana. Le superfici più chiare sono quelle che fanno evaporare l’acqua più velocemente a causa della maggiore dispersione termica. La termoforesi, cioè la deposizione secca di particolato in superficie, in questo caso sarebbe possibile solo fra un evento piovose e l’altro e solo sulle superfici esterne più fredde rispetto all’aria ambiente per tempi sufficientemente lunghi, ma non abbastanza fredde da formare condensa perché si verificherebbe la deposizione umida (wash-out).

Fig. 7 Formazione di depositi di fuliggine (deposizione secca) causati dalla termoforesi, l’aria più calda spinge le particelle di polvere sulle superfici più fredde favorendo la loro adesione. Non si tratta di muffe.

Fig. 8 Fenomeno di termoforesi dove l’aria più calda spinge il particolato atmosferico sulla superficie muraria più fredda.

Fonte “Marco Argiolas”

L'articolo Termoforesi: cos’è e come prevenirla proviene da Renzo-ArtHome.