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La calce
Ogni muratore, ogni impresa, ogni progettista o direttore dei lavori,
ognuno che abbia avuto a che fare con l'edilizia ha anche avuto modo di
conoscere la calce. Talora la si scambia per il composto chiamato tecnicamente
malta, in quanto ne può essere il componente principale, ma in ogni
cantiere non può mancare un materiale simile.
L'uso è indispensabile non solo come legante, per la costruzione
di muri di ogni tipo, ma anche per distribuire i carichi quando si debbano
comporre elementi non perfettamente (e quasi mai lo sono) lisci nella superficie
di contatto. Molto più spesso è, usata per fare l'intonaco.
In pratica se vi fossero dei mattoni levigati a specchio potrebbe farsi
a meno della malta tra una serie di ricorsi, per il perfetto combaciare
delle facce orizzontali e laterali.
Tipi di calce
La calce è in materiale da costruzione (ma anche con altri utilizzi)
noto fin dall'antichità. Si presenta in due forme chimicamente distinte:
* La calce viva, ossido di calcio, CaO, fortemente
igroscopica
* La calce spenta, idrossido di calcio, Ca(OH)2
Storia
Già i Romani ed i Fenici prima avevano imparato ad usare la
calce come materiale da costruzione, mescolata con la sabbia a formare
la malta. Inizialmete adoperata nella forma di calce aerea (che indurisce
solo se a contatto con aria) venne successivamente mischiata con pezzi
di argilla cotta (vasellame, mattoni ecc.) oppure a pozzolana una sabbia
ricca di silice che ne alterano le caratteristiche di resistenza, impermeabilità
e soprattutto ne consentono la presa anche in ambienti non a contatto con
aria (tipicamente sott'acqua). Nasceva così la calce idraulica.
Nel 1850 l'inglese John Smeaton scopriva che alcune marne calcaree contengono
al loro interno impurità argillose o silicee; da questi minerali
si può ottenere la calce idraulica naturale in quanto contiene già
le caratteristiche di idraulicità senza l'aggiunta di parti esterne.
Vitruvio, nella sua opera De architectura ne descrive la produzione a partire
da pietre bianche, cotte in appositi forni dove perdono peso (oggi sappiamo
in conseguenza della liberazione di anidride carbonica). Il materiale ottenuto,
la calce viva, era poi spenta gettandola in apposite vasche piene di acqua.
Preparazione
La materia prima per la produzione della calce è il calcare,
una roccia sedimentaria ricca di carbonato di calcio ( CaCO3 ) che viene
estratta da apposite cave. Le Dolomiti sono storicamente e geologicamente
ricche in questo senso. Può essere usato anche marmo o altri minerali.
Il materiale, grossolanamente frantumato, è introdotto in appositi
forni o fornaci dove viene riscaldato a 800-1200° per decine di ore.
In questa fase avviene un reazione chimica che porta alla liberazione di
anidride carbonica e produzione dell'ossido di calce:
CaCO3 -> CaO + CO2
Dopo la cottura i frammenti di pietra riducono il loro peso di circa
un terzo a causa degli atomi di carbonio e ossigeno perduti, ed assumono
una consistenza porosa. Esse costituiscono la calce viva che, commercializzata
così com'è oppure ridotta in polvere, deve essere conservata
in recipienti perfettamente ermetici, poiché è molto igroscopica.
Per ottenere la calce definitiva, o calce spenta, il materiale viene
immerso in vasche piene d'acqua dove avviene una reazione di idratazione,
accompagnata da un violento rilascio di calore che frantuma le pietre (la
procedura è detta spegnimento):
CaO + H2O -> Ca(OH)2
Il materiale che non ha reagito durante la cottura rimane sul fondo
della vasca, mentre la calce in sospensione (grassello di calce) viene
prelevata per mezzo di un canale comunicante con una vasca di raccolta.
La miscela acquosa ottenuta può essere utilizzata subito in cantiere
oppure può essere imballata in sacchi ermetici e conservata per
anni. L'acqua che si separa dalla miscela è detta latte di calce.
La calce idraulica è preparata a partire da roccia calcarea
ricca di silicati e composti dell'alluminio e del magnesio.
Il nome deriva dal fatto che, differenza della calce normale, è
in grado di fare presa in poche ore anche a contatto con l'acqua.
Carbonatazione
A differenza del cemento che inizia la presa al primo contatto con
l'acqua, la calce può essere conservata in acqua per anni.
La presa inizia invece con l'asportazione dell'acqua e la successiva
essiccazione. Ciò la rende inutilizzabile per le applicazioni a
contatto con l'acqua (ponti, moli), ma la rende preferibile al cemento
dove l'essiccazione avvenga rapidamente, come nell'applicazione di intonaci.
Il cemento infatti non dovrebbe invece asciugare prima che sia terminata
la fase di presa.
Una volta che la calce si è essiccata, a contatto con l'anidride
carbonica presente nell'atmosfera inizia un lento processo che la trasforma
in calcare (carbonatazione), il composto originario dal quale è
stata prodotta. La reazione è:
Ca(OH)2 + CO2 -> Ca(CO3) + H2O
Anche se la reazione precedente è corretta dal punto di vista
formale, la reazione reale è più complessa. Osservando la
precedente reazione infatti, il processo sembrerebbe avvenire tra un solido
Ca(OH)2 e un gas CO2, mentre in realtà la reazione avviene in fase
acquosa grazie all'acqua di impasto della calce.
L'idrossido di calcio infatti si scioglie in acqua, grazie ad una buona
solubilità, l'anidride carbonica si scioglie anch'essa in acqua,
formando una specie indicata come acido carbonico H2CO3, da cui per reazione
acido base si forma un sale poco solubile, ovvero il carbonato di calcio.
La forma corretta è dunque:
Ca2+ + 2OH- + 2H+ +CO32- -> Ca(CO3) + 2 H2O
Impieghi
La calce viva è usata:
* per trattare le acque per ridurre l'acidità
* nella depurazione per rimuovere i fosfati ed altre
impurità (flocculante) e per desolforizzare i gas di scarico
* nella fabbricazione della carta per dissolvere
le fibre di legno
* come candeggiante e sbiancante
* per disinfettare ambienti
* in agricoltura per correggere i terreni acidi
* in chimica è usato per purificare l'acido
citrico ed il glucosio, come essiccante e assorbitore di anidride carbonica
La calce spenta è usata:
* come materiale da costruzione unita alla sabbia
(stabilitura)
* mescolato al cemento per produrre una malta plastica
adatta per gli intonaci
* nella concia delle pelli
* nell'industria petrolchimica per produrre additivi
per lubrificanti
* per la produzione dello stereato di calcio
* per la neutralizzazione e l'assorbimento di inquinanti
* per il trattamento dell'acqua usata nell'industria
alimentare
* per correggere l'acidità dei terreni
* in agricoltura, unita al solfato di rame è
usato come anticrittogamico (miscela bordolese)
* nell'industria farmaceutica per preparare sali
di calcio e magnesio
* in odontoiatria come medicamento nei sottofondi
e nell'endodonzia
Sicurezza
La calce, e particolarmente quella viva, presentano una forte alcalinità
e causticità. Il contatto con la pelle con l'ossido anidro può
provocare gravi ustioni come avviene con la soda caustica. Il contatto
con poca acqua (non sufficiente ad assorbire il calore prodotto) può
provocare una violenta ebollizione e la proiezione di schizzi caustici
e bollenti.
per questi motivi è importante utilizzare guanti ed occhiali
protettivi quando si maneggi la calce, sia solida che in soluzione, sia
la malta di calce.
L'ingestione di idrossido di calcio può provocare gravi sintomi,
tra cui difficoltà respiratoria, emorragie gastrointestinali, ipotensione
e pericolose alterazioni nel pH del sangue. |
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