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

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Le fonti dei sali
Le fonti di sali nelle pareti sono terreni salini e acque sotterranee, aerosol marini costituito principalmente da sale,
spazzato in aria da forti venti nelle vicinanze di siti costieri, sali aerodispersi, inquinanti atmosferici, fertilizzanti
inorganici da giardino, fonti biologiche rottura dei tubi fognari o come escrementi di piccione, sale naturalmente
presente nella pietra, laterizio o malta sabbia, acqua salata utilizzata per preparare l’argilla o per miscelare malte e
composti detergenti che contengono o reagiscono per produrre sali nelle pareti. Nella fig. 1 vediamo come i sali
veicolano all’interno della muratura

L’ umidità di risalita fonte di trasporto dei sali
È evidente che se si parla di sali nelle murature non si può non parlare di risalita. L’umidità di risalita e tra le maggiori
cause del trasporto dei Sali verso la parte del bagnasciuga di una muratura. Di per sé, l’umidità di risalita provoca muri
bagnati e odori di muffa, ma un limitato decadimento delle murature (tranne che per materiali particolarmente sensibili,
come quelli contenenti argille rigonfianti – alcuni materiali terrosi e alcuni arenarie e calcari ricchi di argilla). È quando
il sale è presente nel terreno che l’attacco salino si combina con l’umidità di risalita per causare un sostanziale
decadimento. In pratica è probabile che un po’ di sale sia associato alla maggior parte dei casi di umidità di risalita, in
particolare negli edifici più vecchi che hanno accumulato sali per un lungo periodo di tempo.

Il tasso di evaporazione per superfici esterne è legato alla natura dei materiali in muratura, superficie rivestimenti,
clima, stagione e ubicazione. Pertanto, può essere che un vecchio edificio con DPC (taglia muro) carenti, assenti o che
sia gravemente danneggiato, nonostante la salinità relativamente bassa nel terreno sottostante. Una volta che l’umidità di
risalita ha attirato abbastanza sale nel muro in modo che la concentrazione di sale nella muratura sia maggiore che nel
terreno sottostante, la stessa presenza dei sali aiuta a perpetuare l’umidità, aumentando il problema. Ciò è dovuto alla
natura igroscopica e deliquescente di molti sali: la loro tendenza ad attirare l’acqua per poi dissolversi in essa. La
deliquescenza mantiene le pareti saline umide con tempo umido e quindi l’aspirazione del soluto (la pressione osmotica
di una soluzione salina) attira più acqua verso la maggiore concentrazione di sali, aggravando l’aspirazione capillare e
aggiungendosi all’umidità di risalita. Nella figura 3 sotto vediamo il contenuto di umidità in una parete in muratura
dovuto ad A, azione capillare (umidità di risalita) e B, sali igroscopici. Il contenuto di umidità totale è indicato dalla
linea tratteggiata ed è la somma di A e B. I contributi relativi di A e B al totale dipenderanno dalla quantità e natura dei
sali nei suoli sottostanti, dal clima (umidità, temperatura e velocità del vento) e puntuale (più il muro è vecchio, più
tempo avrà dovuto accumulare sale)

La cristallizzazione del sale porterà a lavori di intonacatura distruttivi come peeling, scheggiatura e sfaldamento dei
lavori di intonacatura. Anche le finiture delle pareti come la pittura saranno interessate. Nel tempo, i sali migrano nei
materiali porosi e iniziano a ostruire gli spazi dei pori. Il ciclo di cristallizzazione e idratazione portano i pori a saturarsi.
Questo processo porterà all’imposizione di un notevole stress sui pori e di conseguenza sulle pareti. Il tasso di
decadimento dell’attacco del sale di un edificio segue una curva esponenziale in cui c’è un lungo periodo prima di
iniziare a decadere mentre il sale si accumula lentamente nei pori della muratura. Poi quando il sale ha riempito i pori
c’è una rapida accelerazione del decadimento, la condizione di degrado per un edificio di 100 anni può essere
raddoppiato dopo solo altri 10 anni. Si è tentati di pensare che poiché la casa è durata 100 anni, il decadimento che farà
non sarà molto peggio dopo altri 20 o 30 anni. Rimandare l’azione su questa base sarebbe sbagliata, come mostra il
grafico. Il grafico è basato sulla scienza della conservazione e una lettura del tasso di decadimento dei materiali. C’è un
lungo periodo di quasi nessun decadimento (in questo caso circa 80 anni) durante il quale i sali si accumulano
lentamente all’interno della muratura, quando poi riempiono i pori tanto da causare un significativo decadimento
dell’attacco del sale. Quando la casa compie cento anni, il decadimento è accelerato fino ad avvicinarsi al suo tasso
massimo (la curva della linea), e in soli dieci anni il decadimento sarà due volte più grave di adesso. Come possiamo
vedere nella figura 5.

Conformazione dei cristalli salini
Su un substrato in essiccamento, le efflorescenze sono generate con una sequenza di morfologie dipendente dalle
variazioni delle proprietà di imbibizione del substrato e dalla ventilazione dello stesso (Fig. 7).
In un substrato umido, finché i cristalli sono immersi in un film di soluzione, essi assumono dimensioni notevoli, con
tipiche forme di equilibrio (Fig. 7 a). Con la riduzione del film della soluzione, l’aggregato cristallino diventa una crosta
granulare formata da cristalli più piccoli e isometrici (Fig. 7 b) e diventa sempre più fibrosa al diminuire dello spessore
del film di soluzione (Fig. 7 c). Quando il supporto è leggermente umido crescono cristalli colonnari e whiskers (sotto
forma di sottilissimi aghi) (Fig. 7 d); infine cristalli molto sottili si accrescono quando le superfici sono quasi secche
(Fig. 7 e).

a) Grandi cristalli con le loro specifiche forme di equilibrio si sviluppano quando sono completamente immersi in una
pellicola di soluzione su un substrato bagnato. b) Una crosta granulare formata da più piccoli e isometrici cristalli cresce
su un substrato bagnato con ridotto film di soluzione. c) Una crosta fibrosa cresce in aria da un substrato coperto da un
sottilissimo film di soluzione. d) Cristalli colonnari e whiskers crescono quando il supporto è leggermente umido. e)
cristalli molto sottili crescono in aria dalla superficie quasi a secca.
La cristallizzazione può non avvenire immediatamente perché la soluzione può soprassaturarsi, cioè raggiunge uno stato
di non equilibrio in cui una maggiore quantità di sali è disciolta rispetto a quella che potrebbe essere contenuta nella
soluzione in condizioni di equilibrio. Maggiore è la soprassaturazione maggiore è la tendenza del sale a cristallizzare
velocemente. La massima soprassaturazione che la soluzione salina può raggiungere in determinate condizioni è
chiamata limite metastabile. Ogni fase salina ha un campo di stabilità definito da un certo intervallo di temperatura e
pressione parziale al vapor d’acqua, al di fuori del quale può continuare ad esistere ma diventa metastabile. Una fase
metastabile ha bisogno di un’opportuna sollecitazione dall’esterno per cominciare a trasformarsi nella corrispettiva fase
stabile. Ad esempio, la presenza o meno di germi di cristallizzazione può influenzare fortemente la capacità della
soluzione salina di soprassaturare. In oltre il grado di soprassaturazione è in grado di influenzare la velocità di
nucleazione e crescita dei cristalli. Ad un basso grado la nucleazione è praticamente inibita del tutto e possono crescere
solo eventuali germi cristallini già presenti. Si ottengono alla fine precipitati grossolani. All’aumentare del grado di
soprassaturazione la velocità di nucleazione aumenta rapidamente e quando è maggiore della velocità di crescita dei
cristalli si hanno precipitati molto fini e veloci. Un esempio di struttura cristallina che possiamo trovare sono i cristalli a
tramoggia o hopper crystal di alite o salgemma. I bordi dei cristalli a tramoggia sono pienamente sviluppati, ma gli
spazi interni non sono riempiti. Questo perché il cristallo stava crescendo così rapidamente che non c’era abbastanza
tempo (o materiale) per riempire i vuoti. I bordi interni mostrano ancora la struttura cristallina classica del minerale e
così sembrano una serie di versioni sempre più ridotte del cristallo originale.
Condizioni per la precipitazione e cristallizzazione dei sali solubili
La precipitazione di sali può essere dovuta a tre diversi meccanismi:
1) Per reazione chimica
2) Per evaporazione di una soluzione acquosa
3) Per reazione igroscopica con l’aria umida
Quando un sale cristallizza in una soluzione acquosa, la precipitazione è controllata da una serie di relazioni:

L’acqua penetrata nelle murature, però, tende a dirigersi verso le superfici esterne, dove può evaporare più facilmente.
Raggiunta la superficie esterna avviene l’evaporazione dell’acqua e la conseguente cristallizzazione dei sali
(efflorescenze, sub efflorescenze). Il processo è continuo e cumulativo perché dalla muratura evapora acqua
praticamente distillata per cui i prodotti salini rimangono inglobati nelle porosità più superficiali del materiale e, proprio
per questo meccanismo di formazione, continuano ad aumentare secondo criteri chiaramente cumulativi. Nel tempo, se
l’effetto non si arresta, ed in particolare in murature antiche già soggette ad altre forme di aggressione, le alterazioni
fisico-chimiche prodotte dalle efflorescenze possono contribuire a compromettere l’efficienza statica degli elementi
interessati Si ha, quindi, un aumento delle pressioni interne che molto spesso può portare al distacco dello strato più
esterno di materiale oppure al graduale sbriciolamento della parte interna del muro con aumento della porosità specifica
(stress meccanico).

In zone poco ventilate, la velocità di evaporazione dell’acqua dalla soluzione risulta minore della velocità di trasporto
della soluzione attraverso i pori del materiale, per cui gli ioni vengono trascinati fuori dalla matrice dando così origine
ad una cristallizzazione esterna nota come “efflorescenza”, manifestazione dal punto di vista estetico non certamente
gradevole, ma facilmente eliminabile, ad esempio, con la semplice spazzolatura della superficie.
Ben più gravi possono essere le conseguenze se, per contro, la struttura risulta esposta a forte ventilazione; in questo
caso la velocità di evaporazione è maggiore della velocità di trasporto della soluzione ed il sale cristallizza all’interno
della matrice porosa dando origine a “sub-florescenze”, non visibili, ma certamente molto più pericolose delle
“efflorescenze”. Per quel che riguarda la porosità, più che del volume totale di vuoti presenti, è importante in questo
contesto tenere conto della loro distribuzione dimensionale. Secondo l’approccio termodinamico di Everett (spesso
usato per calcolare le pressioni che si determinano all’interno di una matrice porosa in seguito alla transizione liquido-

solido dell’acqua), la pressione Pr che si sviluppa in seguito alla cristallizzazione di un sale di tensione interfacciale g in
un sistema poroso idealizzato con due classi di pori comunicanti di raggio r ed R (con R>r) è data dalla relazione:
Pr = 2 g (1/r – 1/R) [ 1] ed ipotizzando R >> r, la [ 1] diventa: Pr ~ 2 g 1/r [ 2] La pressione di cristallizzazione, quindi, sarà tanto maggiore quanto più piccolo sarà il raggio medio dei pori e quanto
maggiore sarà la tensione interfacciale g.
Le sollecitazioni indotte all’interno dei materiali dipendono quindi sia dalla natura del sale (attraverso g), sia dalle
caratteristiche chimiche e strutturali del materiale, che potrà o meno resistere in dipendenza delle sue caratteristiche
meccaniche.
I Sali e l’attrazione elettrostatica
I sali sono costituiti da una combinazione di ioni caricati positivamente e negativamente noti come cationi e anioni. I
cationi comunemente incontrati nelle pareti sono il Sodio (Na+), Potassio (K+), Magnesio (Mg2+) e calcio (ca2+). Gli
anioni comunemente nelle pareti sono Cloruro (Cl-), solfato (SO2- 2- 4), Nitrato (N2- 3) e Carbonato (CO 3).
ll legame ionico è un’attrazione elettrostatica che si verifica per trasferimento di elettroni quando due atomi hanno una
grande differenza di elettronegatività. L’atomo che acquisisce elettroni ottiene cariche negative, diventando uno ione
negativo (anione), l’atomo che trasferisce elettroni ottiene cariche positive, diventando ione positivo (catione). Uno ione
è un atomo che è diventato elettricamente carico dopo aver perso o acquisito elettroni.
Gli ioni complessi sono gruppi di atomi legati covalentemente che hanno acquisito una carica complessa
Esempio: NaCI. Na- un elettrone di valenza, Cl= 7 elettroni di valenza Na+ CI-.
I sali sono dei composti legati da un’attrazione elettrostatica tra anioni e cationi ovvero tra atomi carichi negativamente
e positivamente (esempio cloruro di sodio: NaCl). Quest’attrazione è molto forte allo stato solido perché gli atomi sono
molto vicini; tuttavia, in acqua viene meno perché gli atomi vengono allontanati: l’acqua è una molecola polare
(costituita da una parte carica positivamente e una negativamente), di conseguenza la parte con una carica positiva
attrae gli anioni e la parte negativamente carica attrae i cationi separandoli e determinandone la dissoluzione. I sali
possono essere costituiti da una combinazione di qualsiasi catione con qualsiasi anione, a condizione che vi sia un
equilibrio di cariche positive e negative. La combinazione di catione e anione che comunemente si può trovare che
causa la cristallizzazione del sale nelle pareti sono cloruro di sodio, solfato di sodio e solfato di calcio. Il solfato di
calcio è anche noto come gesso. Quando un sale si scioglie in acqua, si dissocia in ioni.
Per esempio, NaCl + H2O → Na++ Cl- Quando i composti formati dalla cristallizzazione di una soluzione possono
derivare dalla reazione di un acido (es. HCl) con una base (es. NaOH). HCl + NaOH → H2O + N++ Cl-Dopo++ Cl-
h2O -evaporazione→ NaCl Gli ioni che compongono questi sali possono essere di origine puramente naturale o
possono provenire da altri composti applicati deliberatamente a strade o muri. Possono provenire dalle sostanze
inquinanti nell’aria o nell’acqua.

I sali e l’ambiente
Vento ed esposizione al sole
Anche le condizioni di ventosità e di soleggiamento favoriscono la velocità di evaporazione dell’umidità e, quindi,
influiscono sull’innalzamento o sulla riduzione del livello dell’umidità di risalita. L’evaporazione unitaria aumenta da
tre a cinque volte sotto l’azione di un vento non eccessivamente forte, mentre da due a tre volte sotto l’azione del sole.
Evaporazione superficiale: il livello di innalzamento dell’acqua all’interno di una muratura umida è influenzato
principalmente dall’evaporazione superficiale del materiale, in una muratura che presenta umidità per capillarità in
condizioni di equilibrio (esempio: con altezza della macchia umida, stabilizzata a 50 cm dal suolo), la quantità di acqua
che viene assorbita dal terreno è uguale alla quantità di acqua che evapora dalle superfici della muratura stessa.
L’evaporazione superficiale dipende, però, dall’umidità relativa dell’aria e dalle dimensioni delle superfici della
muratura esposte all’aria. Ne consegue che il massimo livello di innalzamento è direttamente proporzionale all’umidità
atmosferica ed alla sezione assorbente, e inversamente proporzionale all’area di possibile evaporazione.
Temperatura e concentrazione salina
Anche la temperatura e la concentrazione di sali solubili disciolti nell’acqua di risalita condizionano la velocità e
l’intensità dell’assorbimento capillare. In particolare, questa aumenta poco col diminuire della temperatura, ma aumenta
di molto col crescere della concentrazione salina, a causa della marcata igroscopicità dei sali. I carbonati e i silicati
presenti nelle murature e nel terreno hanno un’elevata idrosolubilità, cioè diffondono le proprie molecole nell’acqua
attraverso un processo di disgregazione molecolare. Ne consegue che l’acqua, che dal terreno sale nelle murature, è
carica di sali disciolti che vengono trasportati durante la risalita capillare. Ma anche l’acqua dovuta a fenomeni di
condensazione superficiale o interstiziale, oppure quella di infiltrazione dovuta alle piogge, funge da solvente ed
attivatore oltre che da veicolo di trasporto dei sali solubili normalmente presenti in quanto elementi costituenti i
materiali da costruzione. In questo caso sono importanti due tipi di diagrammi: i diagrammi di solubilità dove la
concentrazione della soluzione tracciando una mappa con la temperatura (i confini di fase sono usati per rappresentare
la solubilità delle possibili fasi cristalline); e i diagrammi RH-temperatura che esprimono le condizioni ambientali nelle
quali il sale è stabile come una certa fase cristallina o come soluzione (i confini di fase rappresentano le transizioni tra le
possibili fasi). In questi grafici vengono inseriti per ragioni pratiche anche le condizioni di non-equilibrio dei Sali come
la solubilità delle forme metastabili e i confini di super saturazione.

In una situazione di soluzione insatura non è possibile avere una cristallizzazione dei sali. Se a temperatura costante si
aumenta la concentrazione, il sale resta in soluzione fino al punto di saturazione. Per ogni ulteriore aumento di
concentrazione il sale in eccesso comincerà a cristallizzare e a precipitare spontaneamente. Questo può avvenire per
apporti successivi di sale o per evaporazione dell’acqua. La cristallizzazione può anche avvenire per cambiamenti di
temperatura a concentrazioni costanti nel caso di sali la cui solubilità varia con la temperatura. La cristallizzazione di
sali da una soluzione è costituita da due fasi principali. Nella prima fase, di nucleazione, si formano cristalli molto
piccoli, spesso casualmente. Questi nuclei fungono da germi di aggregazione ed aumentano di dimensioni durante la
successiva fase di crescita del cristallo. La nucleazione avviene più facilmente in presenza dei cosiddetti “germi” (ad
esempio particelle solide di polvere) che in soluzioni omogenee.
Il processo è tanto più aggressivo quanto più rapidi sono i cicli di umidificazione ed essiccazione del materiale. Le
murature possono essere interessate da molti tipi di sali solubili; data la complessità fisico-chimica delle sostanze usate
per la produzione dei materiali da costruzione e la varietà di possibili contaminazioni esterne con le quali la muratura
può venire a contatto, risulta quindi difficoltoso stabilire l’esatta provenienza di un sale anche per il fatto che la
posizione ove avviene la fioritura non è necessariamente quella ove ha avuto origine il fenomeno.

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Le distribuzioni porosimmetriche relative ai due materiali messe a confronto nel grafico a lato (Distribuzione
dimensionale dei pori nella arenaria e nella malta nell’opus caementicium di Nora) permettono di spiegare questa
apparente anomalia.
Le pressioni di cristallizzazione nell’arenaria calcolate tramite il modello di Fitzner e Snethlage sono risultate comprese
tra 1.0 e 4.0 MPa mentre i valori relativi alle malte di calce sono stati sempre superiori, talvolta anche di un ordine di
grandezza.
Le malte quindi, per quanto meccanicamente più resistenti, sono potenzialmente più aggredibili dell’arenaria la cui
struttura porosa, contenente in prevalenza pori di dimensione di qualche decina di mm, risulta in grado di “accomodare”
meglio i processi espansivi dovuti alla cristallizzazione dei Sali.
È proprio la distribuzione dei vuoti a rappresentare, quindi, il parametro critico per valutare la potenziale pericolosità di
un materiale sottoposto ad aggressione salina, in stretta analogia con i criteri di valutazione della sua gelività.
Il problema della cristallizzazione salina è però complicato da un ulteriore fattore. Alcuni sali infatti possono cambiare
formula, struttura cristallina e volume specifico in funzione della temperatura e dell’umidità relativa.
Il solfato di sodio, ad esempio, esiste in due forme stabili: una forma anidra Na2SO4), nota come Thenardite che
cristallizza ortorombica ed ha un volume molare pari a 53 cm3/mole, ed una decaidrata (Na2SO4.10H2O) che cristallizza
monoclina nota come Mirabilite di volume molare pari a 220 cm3/mole; esiste, inoltre, una forma metastabile con sette
molecole di acqua di cristallizzazione. A pressione atmosferica, la temperatura di transizione dalla forma anidra a quella
eptaidrata è di circa 23°C, mentre a quella della decaidrata è di 32°C, valori questi che nei climi temperati sono
facilmente attraversabili anche più volte nell’arco della stessa giornata.
Nella transizione Thenardite–Mirabilite si verifica un incremento di volume superiore al 300% con l’instaurarsi quindi
di elevatissime pressioni di idratazione (foto sotto), in determinate condizioni termoigrometriche, che provocano
sollecitazioni insopportabili per la maggior parte dei materiali da costruzione porosi.

Alla luce di tutte queste considerazioni, risulta estremamente difficile poter fare delle previsioni circa la durabilità di
una struttura soggetta ad aggressione per cristallizzazione salina anche se non è impossibile valutarne perlomeno la
pericolosità latente. Un’analisi dei sali solubili presenti, associata ad una accurata indagine porosi metrica dei materiali
insieme alle loro proprietà meccaniche, può rappresentare un indispensabile strumento per poter fare alcune ipotesi al
riguardo. Qualora queste indagini mettessero in evidenza pericolose presenze di sali bisognerà provvedere ad impedirne
un loro ulteriore ingresso e contemporaneamente evitarne pericolosi movimenti intercettando l’ingresso dell’acqua
attraverso barriere orizzontali, polimeri idrofobizzanti, coperture ecc. Una particolare attenzione deve essere, infine,
posta all’uso di consolidanti: infatti, a fronte di un sicuro miglioramento delle proprietà meccaniche si verificano
riduzioni della porosità che possono portare ad un peggioramento della durabilità quando i pori grandi, parzialmente
occlusi dal consolidante, vengono “trasformati” in pori di più piccola dimensione, con conseguenti maggiori pressioni di
cristallizzazione dei sali.
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Un test fai da te per un calcolo approssimativo dei Sali presenti in una porzione di muratura possiamo farlo in questo
modo:
La determinazione ragionevolmente accurata dei solidi totali disciolti (TDS) può essere effettuata misurando la
conducibilità elettrica delle soluzioni dei campioni prelevati dalle pareti. L’attrezzatura richiesta include vasetti per
campioni, acqua deionizzata, un conduttimetro elettrico, una buona bilancia che leggerà fino a 0,1 grammi e un mortaio
e un pestello per abbattere i campioni in piccole dimensioni delle particelle. Un modo conveniente per ottenere il
conduttimetro e la soluzione di calibrazione associata e i contenitori per campioni è il “Salt Bag”. Sebbene il Salt Bag
sia destinato al monitoraggio della salinità dell’acqua e del suolo in agricoltura, può essere applicato anche al sale nei
muri. Utilizzando un trapano elettrico, raccogliere campioni da intervalli di profondità noti in una parete (vengono
comunemente testati 0– 10, 10-20 e 20-40 mm, anche se potrebbe essere necessario di più se ci sono sali più in
profondità nella parete). Se necessario, i campioni devono essere leggermente schiacciati con mortaio e pestello per
rompere eventuali grumi. Pesare 5 grammi di ogni campione e aggiungere a 50 ml di acqua deionizzata. Agitare bene e
lasciare che i sali si sciolgano per un po’. Misurare la conducibilità elettrica della soluzione. Con l’aiuto del calcolatore
di salinità del suolo e dell’acqua fornito nella sacca di sale, determinare il contenuto di sale della soluzione in parti per
milione. Moltiplicare il risultato per dieci per tenere conto della diluizione iniziale di dieci volte. Converti da parti per
milione a percentuale dividendo per 10.000.
Conclusioni
Sebbene oramai siano circa venti anni che mi occupo di risanamenti, rimango perplesso sia quando si propongono
soluzioni solo per i Sali e sia quando si propongono soluzioni solo per la risalita. Personalmente non ho mai proposto
solo una delle due soluzioni ma entrambi, semplicemente perché anche volendo risolvere solo la risalita i Sali presenti
nelle murature continuerebbero a lavorare con l’umidità relativa presente nell’aria, consiglio sempre una barriera alla
risalita, una barriera chimica o altri sistemi, se interviene con un taglio chimico subito dopo vanno demolite le malte se
la barriera è a micro emulsione (liquida), questo perché il prodotto iniettato all’interno della muratura smuoverà i Sali
portandoli in superficie durante l’evaporazione sia del prodotto stesso che dell’umidità residua all’interno della
muratura tenendo conto che nella vecchia malta erano già presenti Sali accumulati negli anni. Una volta demolite le
malte bisogna pensare ai Sali rimasti sulla e nella muratura, dopo spazzolare per rimuovere eventuali Sali ancora in
superficie e le parti incoerenti. Un sistema anti-salino in grado di impedire fisicamente l’idratazione dei sali da parte dei
nuovi intonaci durante la fase di applicazione e asciugatura degli stessi. Questo sistema impedirà ai Sali di idratarsi ma
allo stesso modo permetterà all’umidità residua di evaporare, una volta fatto questo una buona malta macro-porosa. Nel
caso si decidesse il risanamento con barriera chimica in gel stratigrafia o composizione della muratura permettendo la
demolizione andrà fatta prima per aiutare l’assorbimento della barriera in gel. Aumentando l’evaporazione aiuterà la
muratura nell’assorbimento del gel. Per il resto del procedimento si continua come nel primo caso. Prossimamente mi
impegnerò a ricercare e scrivere svariati rimedi nella gestione dei Sali nelle murature.
Riferimenti generali
• david Young per: Heritage Council of NSW · Heritage Victoria
• (Salt_attack_and_rising_damp)
• Cause e processo di cristallizzazione del sale (Harun, 2011)
• (Cigni, Codacci-Pisanelli, 1987)
• (Arch. Simona Lombardi)
• (Neretti, Soma, 1982).
• Cause e processo di cristallizzazione del sale (Harun, 2011)
• (Pinna, 1987)
• (Massari G., Massari I., 1992).
• “Manuale dei Materiali per l’Ingegneria” AIMAT, Ed. McGraw Hill Milano 1996
• D.H. Everett “The Thermodynamics of Frost Damage to Porous Solids” in Transactions fo the Faraday Society, vol. 57, 1961, pp 1541-
1551
• B. Fitzner, R. Snethlage, Über Zusammenhänge zwischen Salzkristallizationsdrunk und Porenradienverteilungd, GP News Letter, vol.3,
1982, pp 13-24
• Arnold A., Zehnder K., Salt weathering on monuments, in “La conservazione dei monumenti nel bacino mediterraneo: influenza
dell’ambiente costiero e dello spray marino sulla pietra calcarea e sul marmo”: atti del 1. Simposio internazionale, Bari 7-10 giugno 1989 /
editore scientifico Fulvio Zezza. – Brescia: Grafo, 520 p.: ill.; 26 cm, 1990
13
• The Conservation of Wall Paintings, Proceedings of a symposium organized by the Courtauld Institute of Art and the Getty Conservation
Institute, London, July 13-16, 1987 Sharon Cather, Editor
• (Luigi Massidda e Ulrico Sanna – Università di Cagliari)

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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
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Versatilità d’impiego per l’impermeabilizzazione di superfici sottoposte a spinta idrostatica sia positiva che negativa. Volteco

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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.

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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.

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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.

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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.

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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”

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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”

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