L’umidità igroscopica nell’edilizia

Meccanismi, diagnosi e implicazioni per il risanamento

1. Definizione e Meccanismo Fisico

L'umidità igroscopica è il fenomeno per cui i materiali da costruzione, o i sali in essi contenuti, assorbono molecole d'acqua dall'atmosfera circostante. Materiali come legno, malta, gesso e calcestruzzo sono idrofili: le molecole di vapor d'acqua nell'aria aderiscono alle superfici interne dei pori, aumentando significativamente il contenuto d'acqua del materiale.

1.1 Regimi di Stoccaggio dell'Umidità

Il Building Science Corporation (BSD-138) distingue tre regimi fondamentali di stoccaggio dell'umidità nei materiali porosi:

Regime igroscopico/adsorbimento (Regioni A-C): il vapore acqueo si adsorbe sulle pareti dei pori. All'aumentare dell'umidità relativa (RH), più strati molecolari aderiscono, sebbene i primi strati siano legati più fortemente

Regime capillare (Regione D): gli strati adsorbiti crescono fino a interconnettersi; la tensione superficiale dell'acqua causa la formazione di menischi nei pori più piccoli

Regime di sovrasaturazione (Regione E): alle umidità relative più elevate, tutti i pori tranne i più grandi si riempiono d'acqua

Nota critica: Il contenuto di umidità varia principalmente con l'umidità relativa, non con l'umidità assoluta. Nella porzione superiore del regime igroscopico (tipicamente sopra l'80% RH), l'acqua adsorbita è legata così debolmente da poter essere disponibile per la crescita fungina e la corrosione (Building Science Corporation, BSD-138).

2. I Sali Igroscopici nelle Murature

Il problema centrale dell'umidità igroscopica nell'edilizia è strettamente legato ai sali solubili presenti nelle murature. L'igroscopia è il fenomeno di attrazione e trattenimento delle molecole d'acqua dall'ambiente circostante, mediante assorbimento o adsorbimento. I materiali deliquescenti sono sufficientemente igroscopici da dissolversi nell'acqua che assorbono, formando una soluzione acquosa.

2.1 Comportamento Ciclico

L'assorbimento di umidità da parte dei sali igroscopici innesca una serie di eventi che iniziano con la deliquescenza—il processo in cui il sale assorbe acqua sufficiente a dissolversi—e culminano nella cristallizzazione durante l'essiccazione. Questo ciclo continuo è alla base del degrado dei materiali da costruzione.

2.2 I Tre Gruppi Principali di Sali

Gruppo

Caratteristiche

Origine prevalente

SOLFATI

Gruppo più frequente. Allo stato latente per lo più non igroscopici, ma assorbono acqua in grande quantità. Cambio di stato fisico con aumento di volume.

Presenti in tutti i materiali da costruzione (6% crosta terrestre). Cemento, laterizi, piogge acide, inquinamento atmosferico.

NITRATI

Gruppo con più sali igroscopici (eccetto KNO₃). I più solubili di tutti i sali metallici. Non molto presenti in origine nei materiali.

Suolo e sottosuolo. Trasportati in massa dall'umidità di risalita. Fertilizzanti, deiezioni animali, combustione.

CLORURI

Allo stato naturale NON igroscopici. Diventano igroscopici combinandosi con altri sali (soprattutto solfati). A 25°C cristallizzano a ~30% RH.

Aree costiere (spray marino), sali antigelo, alluvioni, acque sotterranee saline.

3. Deliquescenza: Valori DRH/ERH

Ogni sale ha una specifica umidità relativa di deliquescenza (DRH – Deliquescence Relative Humidity) alla quale inizia ad assorbire acqua atmosferica e dissolversi. Questi valori sono fondamentali per comprendere il comportamento igroscopico delle murature.

Sale

DRH a 20-25°C

NaCl (halite)

75,6% RH

Na₂SO₄ (mirabilite)

83,3 – 95,1% RH

MgSO₄ (epsomite)

92,7% RH

Ca(NO₃)₂·H₂O

49,5% RH

Mg(NO₃)₂·6H₂O

52,5% RH

MgCl₂·6H₂O

31,5% RH

CaCl₂·6H₂O

28,5% RH

Fonti: Progress in Earth and Planetary Science (2018); ACS Omega – Direct Measurements of DRH; Nature npj Heritage Science (2025).

Miscele saline: Per i sali singoli l'umidità di deliquescenza è nota; per miscele multi-ioniche rilevanti per il patrimonio edilizio avvengono transizioni multiple su un intervallo di umidità relativa. Le miscele saline mostrano contenuti di umidità igroscopica superiori a quelli calcolati dalla somma dei singoli sali, rendendo la diagnosi più complessa.

4. Metodo Diagnostico HMC

Il Contenuto di Umidità Igroscopica (HMC – Hygroscopic Moisture Content) è il metodo diagnostico principale per valutare la contaminazione salina nelle murature. Il BRE Digest 245 "Rising damp in walls: diagnosis and treatment" raccomanda di confrontare l'HMC con il contenuto di umidità totale (MC) del campione.

4.1 Procedura Gravimetrica

Pesare i campioni nella condizione potenzialmente umida (peso iniziale)

Esporre a ambiente stabile al 75% RH a 20°C (condizioni benchmark BRE)

L'umidità libera evapora; i sali igroscopici trattengono l'acqua

Ripesare dopo stabilizzazione per determinare HMC percentuale

Essiccare completamente (105°C) per determinare peso secco e MC totale

4.2 Valori di Riferimento

Muratura non contaminata: HMC = 0,1 – 0,2%

Muratura asciutta (malta/mattone poroso): MC < 3%

Soglia intervento (BRE Digest 245): HMC > 5%

Contaminazione salina significativa: HMC 5-8% o superiore

5. Classificazione WTA della Contaminazione Salina

Il codice di pratica WTA (Merkblatt 2-9-04/D) definisce il grado di salinità come percentuale di contenuto di sale rispetto alla massa secca del materiale. La tabella seguente riporta i valori soglia per la classificazione:

Grado

Cloruri (Cl⁻)

Nitrati (NO₃⁻)

Solfati (SO₄²⁻)

Basso

< 0,2 %

< 0,1 %

< 0,5 %

Medio

0,2 – 0,5 %

0,1 – 0,3 %

0,5 – 1,5 %

Alto

> 0,5 %

> 0,3 %

> 1,5 %

Nota: Oltre alla classificazione quantitativa, si raccomanda di differenziare i cationi presenti nei solfati. Il solfato di calcio (gesso) ha bassa solubilità e minor potenziale dannoso; i solfati di sodio e magnesio hanno potenziale dannoso molto maggiore a causa dell'elevata solubilità e della capacità di cambiare stato cristallino.

6. Conseguenze dell'Umidità Igroscopica

6.1 Degrado dei Materiali

Cicli ripetuti di assorbimento di umidità e cristallizzazione possono compromettere l'integrità di murature e intonaci. La pressione di cristallizzazione può superare la resistenza a trazione dei materiali, portando a fessure, delaminazione, sfarinamento e danni strutturali. Il deterioramento estetico include efflorescenze, macchie e disgregazione delle pitture.

6.2 Prestazioni Termiche

L'umidità aumenta significativamente la conduttività termica delle murature, con conseguenti perdite del grado di isolamento termico. Studi recenti (MDPI Buildings, 2023) mostrano che i materiali capillary-active subiscono aumenti di umidità del 39-119% in presenza di isolamento interno.

6.3 Persistenza del Problema

Aspetto critico: Il sale non evapora come l'acqua. Continua ad assorbire l'umidità presente nell'aria, attirandola sulle murature. L'elevata igroscopicità dei sali può alimentare le manifestazioni umide anche dopo l'eliminazione delle cause di risalita capillare. È comune osservare macchie di umidità su muri appena ristrutturati e perfettamente asciutti internamente, conseguenza di un mancato idoneo trattamento dei sali presenti.

7. Interferenza con gli Strumenti di Misura

Nitrati, cloruri e altri ioni sono elettricamente conduttivi e igroscopici. Conseguenza: distorcono massivamente le letture degli igrometri elettrici anche dove il contenuto d'acqua libera è modesto. Lo strumento rileva un percorso facile per la corrente e dichiara "alta umidità" senza comprendere sali, materiali o contesto.

I produttori di igrometri avvertono: la contaminazione salina può aumentare la conduttività e dare letture falsamente alte in murature, anche dove il contenuto d'acqua liquida è solo moderato. Per questo motivo, la diagnosi corretta richiede sempre l'analisi gravimetrica (HMC) e chimica.