Calce

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La calce aerea, calce comune, calce viva o, semplicemente, calce è un materiale da costruzione (ma anche con altri utilizzi), noto fin dall'antichità, che viene ottenuta per cottura a temperatura elevata del calcare, una roccia diffusissima in natura costituita quasi esclusivamente da carbonato di calcio.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

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. Vitruvio, nella sua opera De architectura ne descrive la produzione a partire da pietre bianche, cotte in appositi forni (le calcare) 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.

Inizialmente 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). Nascevano così le malte idrauliche, sebbene a base di calce aerea.

In tempi moderni, gli ingegneri francesi della scuola di Ponts et Chaussées nel 1750 iniziavano a costruire le fondazioni dei ponti mescolando al cemento quella stessa calce idraulica che sarà studiata dall'inglese John Smeaton. 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.

Preparazione[modifica | modifica wikitesto]

Una fornace in un disegno del 1906

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, tipiche quelle delle Dolomiti. Anche il marmo e altre rocce possono essere usate a questo scopo.

Il materiale, grossolanamente frantumato con diametro dei frammenti nell'ordine dei centimetri o anche di un paio di decimetri, è introdotto in appositi forni o fornaci dove viene riscaldato gradualmente a 800-1000°C per poi uscire dal fondo della fornace nell'arco di una decina di ore. In questa fase avviene una reazione chimica (reazione di calcinazione) che porta alla liberazione di anidride carbonica e alla produzione dell'ossido di calcio o calce viva:

CaCO3 → CaO + CO2

Dopo la cottura i frammenti di pietra riducono il loro peso di circa il 40% a causa degli atomi di carbonio e ossigeno perduti, ed assumono una consistenza porosa. Inoltre il comune colore grigio del calcare viene perso e le pietre diventano per lo più bianche. 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 idrata, o calce spenta, il materiale deve subire la reazione di spegnimento:

CaO + H2O → Ca(OH)2

associata a due effetti macroscopici evidenti: un violento rilascio di calore e la disgregazione della pietra per l'effetto espansivo della trasformazione da ossido ad idrossido di calcio. Lo spegnimento può essere condotto in due maniere differenti, per aspersione o per immersione. Nel primo caso si ricorre ad un impianto di spegnimento relativamente complesso che prevede: una prima frantumazione dell'ossido in pietre di dimensione millimetrica, il trasferimento dei frammenti su un nastro trasportatore su cui avviene il vero e proprio spegnimento, mediante spruzzatori che distribuiscono l'acqua su tutta la sezione in modo da bagnare uniformemente le pietre, che si frantumano ulteriormente per la reazione. Dopo la reazione si ottiene una polvere fine detta appunto calce idrata in polvere che viene suddivisa in base alla finezza. È infatti possibile commercializzare la calce idrata in due forme diverse come fiore di calce, di maggiore pregio e costo con specifiche tecniche restrittive descritte da una specifica norma UNI, o come calce da costruzione, di minor pregio e finezza. Lo spegnimento per immersione avviene invece quando le zolle di calce viva vengono gettate in una vasca piena d'acqua. In genere questo tipo di spegnimento avviene in due passaggi, con una prima vasca di spegnimento e il successivo passaggio nelle vasche di stagionatura, dentro le quali si ha la formazione della pasta detta "grassello di calce". Nelle vasche di stagionatura è essenziale la presenza di un film d'acqua di qualche centimetro sopra la massa plastica che garantisce che l'idrossido di calcio non reagirà con l'anidride carbonica dell'aria. Un altro metodo di produzione del grassello prevede di ottenere la pasta per successiva idratazione della calce idrata in polvere ottenuta dall'impianto di spegnimento per aspersione. Questa metodologia di produzione porta ad un grassello di qualità inferiore rispetto a quello ottenibile per immersione e lunga stagionatura. La sospensione bianca che "galleggia" sopra il grassello è a volte venduta come latte di calce. La calce idraulica è preparata a partire da roccia calcarea impura, che presenta un certo tenore, dal 6 al 22%, di argille o altri alluminosilicati idrati.
Il nome deriva dal fatto che, a differenza della calce normale, è in grado di fare indurimento anche non a contatto con l'aria.

Carbonatazione[modifica | modifica wikitesto]

La presa inizia 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 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 → CaCO3 + 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- → CaCO3 + 2 H2O

Presa ed indurimento delle calci aeree[modifica | modifica wikitesto]

La presa e l'indurimento delle calci aeree avvengono nelle seguenti fasi successive:

  • Evaporazione dell’acqua in eccesso ed asciugamento dell’impasto.
  • Cristallizzazione del Ca(OH)2 con consolidamento dell’impasto (presa della calce).
  • Partendo dall'esterno inizia la carbonatazione (formazione dei cristalli di CaCO3 ) tra i granuli di sabbia o tra i materiali che la malta deve legare (indurimento). Al termine tutto diventa un corpo solido compatto ed insolubile in acqua.

Forme chimiche[modifica | modifica wikitesto]

La calce si presenta in due forme chimicamente distinte:

Resa al grassello[modifica | modifica wikitesto]

Si definisce resa al grassello di una calce il rapporto fra il volume del grassello[1] nel momento in cui per evaporazione di una parte dell'acqua in eccesso inizia a fessurarsi in superficie e il peso della calce viva che l'ha generato.

La resa al grassello viene espressa in metri cubi a tonnellata

Calci grasse e magre[modifica | modifica wikitesto]

Una calce si dice grassa quando ha una resa al grassello ≥ 2,5, mentre si parla di calce magra per valori inferiori a 2,5 ma superiori a 1,5.

Classificazione[modifica | modifica wikitesto]

Agli effetti della normativa vigente le calci aeree si distinguono in:

  • calce grassa in zolle;
  • calce magra in zolle;
  • calce idrata in polvere che comprende due tipi di prodotto:
    • fiore di calce
    • calce idrata da costruzione.

Impieghi[modifica | modifica wikitesto]

La calce viva è usata:

  • per il pollame, per aumentare il calcio presente nel guscio;
  • per trattare le acque per ridurre l'acidità;
  • nella depurazione per rimuovere i fosfati e 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 per purificare l'acido citrico e il glucosio, come essiccante e assorbitore di anidride carbonica;
  • per la stabilizzazione delle terre argillose nei sottofondi stradali e nei rilevati stradali.
  • come rivestimento delle pareti e del fondo di fosse scavate in terreni naturalmente impermeabili per l'infossamento di carcasse di animali infetti

La calce spenta è usata:

Sicurezza[modifica | modifica wikitesto]

La calce, e particolarmente quella viva, presenta una forte alcalinità e causticità. Il contatto con la pelle dell'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 una tuta sicuramente impermeabile, guanti di qualità ed occhiali protettivi quando si maneggia 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.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Il grassello di calce è una sospensione in acqua di idrossido di calcio (calce spenta). Si forma durante le operazioni di spegnimento della calce viva e si presenta come una massa plastica untuosa al tatto.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]