Villa della calce - Pompei Calce aerea La produzione della calce iniziò molto dopo quella del gesso a causa della maggiore temperatura di cottura (circa 1000°C) della pietra calcarea da cui proviene e quindi delle maggiori difficoltà del processo produttivo. Sebbene ci siano testimonianze che gli Egiziani conoscessero la tecnologia della calce, essa fu largamente impiegata dai GRECI, che la usarono per preparare stucchi, intonaci e rivestimenti di cisterne. L’apporto fondamentale fu dato però dai ROMANI che la utilizzarono sistematicamente per la preparazioni di malte leganti le murature di pietra, sostituendo l’argilla. Villa della calce - Pompei

La produzione

Calce aerea: materia prima I calcari adatti alla produzione di calce devono contenere almeno il 95% di carbonato di calcio!

Calce aerea: cottura La calce come legante è ottenuta attraverso la cottura di rocce calcaree. Il componente mineralogico che caratterizza queste rocce è il carbonato di calcio: CaCO3. Ossido di calcio o calce viva in zolle Forni a tino o forni rotanti di grandi dimensioni (da 20 a 120 m)

Calce aerea: forni a tino Ciottoli di 8 – 10 cm Carbone, gas naturale, olio minerale Dimensioni: Ø = 2-4 m h = 15-25 m Produzione: da 8 a 10 t di calce per m2 di sezione ogni 24 h (1930)

Calce aerea: forni a tino

Calcinelli: granuli di CaO cotto a morte nel grassello. Un eccesso di cottura porta alla formazione di CaO sinterizzato a bassa superficie specifica che non si idrata durante il processo di spegnimento ma solo lentamente e dopo che il grassello è stato messo in opera e si è indurito. L’aumento di volume conseguente alla loro idratazione ritardata genera tensioni interne e successive perdite di materiale negli intonaci a calce. Ca(OH)2 CaO H2O

Calce aerea: spegnimento La calce viva deve essere trattata con acqua per dare calce spenta (idrossido di calcio): Lo spegnimento si rende necessario perché la reazione della calce viva con acqua è fortemente esotermica e avviene con notevole aumento di volume. aumento di volume

[ Ca(OH)2+ Mg(OH)2 > 91 % ] [ Ca(OH)2+ Mg(OH)2 almeno 82 % ] Spegnimento con acqua stechiometrica Leggermente superiore 56 g + 18 g  74 g 1 mole + 1 mole  1 mole Calce viva CaO + H2O Ca(OH)2 Calce idrata in polvere Stech. + Q Fiore di calce [ Ca(OH)2+ Mg(OH)2 > 91 % ] Calce idrata da costruzione [ Ca(OH)2+ Mg(OH)2 almeno 82 % ]

Sospensione acquosa di Ca(OH)2 Spegnimento con acqua in eccesso Calce viva CaO + H2O Sospensione acquosa di Ca(OH)2 GRASSELLO DI CALCE Eccesso

Spegnimento di una zolla di calce viva CaCO3 Zolla di CaO Grassello di Calce Ca(OH)2 + H2O

Resa in grassello (RG) 1,5 < RG < 2,5 calce magra V = volume del grassello quando sulla sua superficie compaiono le prime fessurazioni. Evaporazione dell’eccesso d’acqua H2O + CaO (W = peso di CaO) Grassello spegnimento RG = W V [m3 t-1] 1,5 < RG < 2,5 calce magra RG  2,5 calce grassa Grasselli più pregiati più plastici si mescolano meglio con la sabbia migliore azione legante La resa in grassello dipende dalla qualità del calcare e dalla cottura, insufficiente (carbonato non decomposto) o eccessiva (CaO cotto a morte e poco reattivo).

Il Grassello di calce

Sospensione acquosa di cristalli di idrossido di calcio Riassumendo…. Grassello di calce in eccesso d’acqua Sospensione acquosa di cristalli di idrossido di calcio spegnimento Calce viva in zolle La calce idrata in polvere impastata con acqua forma un grassello di calce Calce idrata In polvere con acqua stechiometrica

Posa in opera del grassello di calce MALTA = GRASSELLO + SABBIA Presa  Evaporazione dell’acqua Indurimento  Carbonatazione CaCO3 Ca(OH)2 + CO2 dell’aria

Indurimento del grassello di calce CARBONATAZIONE La calce è un legante aereo perché ha bisogno dell’anidride carbonica dell’aria per indurire In assenza di CO2 la calce non indurisce affatto La reazione di carbonatazione della calce è in realtà solo l’effetto complessivo di una serie di fenomeni chimico-fisici che costituiscono il meccanismo di indurimento.

Processo di indurimento (carbonatazione). CO2 (g) CO2 (s) H+ HCO3- Ca(OH)2 Ca++ OH- CO3-2 CaCO3 grassello calce indurita

CO2(g) CaCO3 CO2(s) Ca(OH)2 CO3-- Ca++ OH- HCO3- In aria la reazione di carbonatazione avverrebbe molto lentamente e in maniera incompleta a causa dello strato iniziale di carbonato di calcio che impedisce all’anidride carbonica di venire a contatto con la calce residua. CO2(g) Ca(OH)2 CaCO3

Il ciclo della calce

La sabbia La sabbia svolge le funzioni di: Contribuire alla resistenza meccanica del prodotto indurito; Contrastare il ritiro derivante dall’indurimento del grassello; Garantire alla malta sempre una sufficiente porosità da garantire sempre una sufficiente penetrazione dell’aria necessaria alla carbonatazione degli strati più interni della malta. CO2 CO2 Grassello/Sabbia = 0,5 – 0,3 in volume

Calce aerea: alcuni impieghi Intonaci per interni Malte di allettamento per murature (con alcuni problemi) Affresco Calcestruzzo??? La calce aerea non è adatta!!!!

Calce aerea: limitazioni Solo per interni !!!! L’acqua, resa acida dall’anidride carbonica, è in grado di attaccare il carbonato di calcio con cui viene a contatto: Sommando le tre reazioni precedenti si ottiene la reazione complessiva: 2 soluzione solido

L’ AFFRESCO

L'affresco è un'antichissima tecnica pittorica che si realizza dipingendo con pigmenti stemperati in acqua su intonaco fresco. In questo modo, una volta che l'intonaco si consolida, il colore viene completamente inglobato, acquistando così particolare resistenza all'acqua e al tempo. Adatta alle grandi rappresentazioni narrative, decorative e didascaliche. Nasce a Creta (1550 a.C. palazzo di Knosso). Affreschi minoici, Museo archeologico nazionale di Atene (XVI secolo a.C.)

Ci sono pervenuti affreschi greci (molto rari), etruschi e romani. Straordinari sono gli affreschi parietali ritrovati negli scavi di Pompei e in altri siti archeologici dell'area vesuviana. Affresco di epoca romana, villa dei Misteri diPompei (I secolo d.C.)

In epoca paleo-cristiana e alto-medioevale la preparazione del muro avveniva in modo rapido. La figurazione avveniva direttamente sulla preparazione: prima i contorni, in ocra, poi il riempimento, fino alle ombre. L'esecuzione delle varie parti era determinata dallo sviluppo dei ponteggi del cantiere. Le diverse fasi di esecuzione dell'affresco (dette "pontate") sono determinabili dalle giunture pittoriche determinatesi allo spostamento del ponteggio. In epoca romanica il lavoro delle maestranze di affrescatori veniva svolto sempre per "pontate", ma la tecnica inizia a raffinarsi. Viene introdotto l'uso di paglia, cocci, stoffa all'interno dell'impasto dell'arriccio e dell'intonaco, per mantenerne l'umidità e permettere un tempo di stesura pittorica maggiore. Nel XIV secolo la tecnica dell'affresco conosce in area centro e sud europea una grande diffusione. Due importanti innovazioni sono introdotte dalle maestranze dell'epoca: l'uso del disegno preparatorio (la sinopia) e lo svolgimento del lavoro non più a pontate, ma a giornate.

Con il Rinascimento, l'affresco conosce il momento di maggior diffusione. In area centro-italiana è abbandonato l'uso della sinopia (che in altre aree sarà invece usata fino alla fine del XVI secolo) e viene introdotto l'uso del cartone preparatorio o per incisione indiretta. Nel XVII e nel XVIII secolo, il mutamento del mercato dell'arte e dei rapporti di potere tra artisti e committenti si ripercuote anche sulle tecniche pittoriche quali l'affresco. La preparazione del supporto pittorico è sempre più raffinata (gli affreschi conservati risalenti a quest'epoca sono, infatti, in numero molto maggiore rispetto alle epoche precedenti). Lo sviluppo del cartone preparatorio era preceduto dal bozzetto, cioè un disegno in scala, molto particolareggiato, dell'affresco; il bozzetto veniva sottoposto al giudizio del committente e, se approvato, si procedeva con l'esecuzione.

La struttura dell’affresco Si compone di tre elementi: supporto, intonaco, colore. Il supporto, di pietra o di mattoni, deve essere secco e senza dislivelli. Prima della stesura dell'intonaco, viene preparato con l'arriccio, una malta composta da calce spenta o grassello, sabbia grossolana di fiume e, se necessario, acqua, steso in uno spessore di 1 cm circa, al fine di rendere il muro più uniforme possibile. L'intonaco (o "tonachino" o "intonachino") è l'elemento portante dell'intero affresco. È composto di un impasto fatto con sabbia fine, polvere di marmo, calce ed acqua. Il colore, che è obbligatoriamente steso sull'intonaco ancora umido (da qui il nome, "a fresco"), è di natura minerale, poiché deve resistere all'alcalinità della calce. L'ultimo strato, la calcina (una crosta vetrosa), é il risultato della carbonatazione della malta di calce che, disidratandosi produce un involucro protettore trasparente che ingloba i pigmenti e li fissa definitivamente.

La struttura dell’affresco

La sabbia deve essere di buona qualità e deve preferibilmente provenire da un fiume. Non si utilizza mai sabbia marina poiché contiene salnitro (nitrato di potassio), né ferruginosa, che potrebbe causare la comparsa di tracce rosse sull'affresco. La sabbia deve essere perfettamente pulita. La scelta di una sabbia grossa o fine dipende dalle dimensioni dell'affresco e dall'aspetto della superficie che si desidera. La sabbia grossa è adatta ad un affresco di grandi dimensioni, poiché garantisce una maggiore solidità, una sabbia di quarzo fine, d'altra parte, permette l'esecuzione di dettagli per piccoli affreschi. Per lavori all'aperto è preferibile usare sabbia grossa. Attenzione : la malta idraulica è una calce derivata dal calcare contenente argilla che forma idrati e non carbonati. Non è dunque adatta per gli affreschi perché non fissa i colori.