Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità nelle murature Tutti i materiali, naturali o artificiali,

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1 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità nelle murature Tutti i materiali, naturali o artificiali, col tempo subiscono un inevitabile deterioramento dovuto all’esposizione agli agenti atmosferici o all’uso. acqua La principale causa del degrado delle superfici edilizie è senza dubbio l’acqua che, direttamente o indirettamente e sotto diverse forme (liquida, solida e gassosa) entra in contatto con le strutture ed i materiali da costruzione e ne determina un più o meno rapido deterioramento.

2 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità nelle murature Le circostanze che possono provocare l’ingresso e la diffusione dell’acqua nelle murature sono numerose, di conseguenza una manifestazione umida può a volte essere originata da più fenomeni. Non esiste una relazione univoca causa-effetto: ad una stessa causa possono corrispondere manifestazioni diverse, così come una stessa manifestazione può derivare da cause diverse. Talvolta si assiste ad una sovrapposizione di cause o di effetti.

3 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità nelle murature

4 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Tipologie di umidità Umidità da risalita capillare o ascendente Umidità da risalita capillare o ascendente, è quella derivante dal sottosuolo attratta dalle murature per capillarità o forze elettro- osmotiche. Umidità da condensazione Umidità da condensazione, è quella che può condensare all’interno dei materiali o sulle superfici. Umidità da costruzione Umidità da costruzione, è presente in genere in edifici, antichi o di nuova costruzione, quando gli spessori dei muri sono molto consistenti. Umidità meteorica o di infiltrazione Umidità meteorica o di infiltrazione, è causata dalla pioggia non adeguatamente trattenuta dalla copertura o dai sistemi di smaltimento.

5 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Tipologie di umidità Umidità accidentale Umidità accidentale, è quella derivante da cause impreviste come rottura di fognature, condotti pluviali, ecc. Umidità da terrapieno Umidità da terrapieno, è la conseguenza della percolazione dei terrapieni a contatto con la muratura. A = umidità ascendente B = umidità di condensazione C = umidità accidentale

6 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da risalita capillare o ascendente L’umidità ascendente interessa quasi tutti gli edifici antichi e, in caso di sistemi non adeguati di impermeabilizzazione, anche quelli di recente costruzione. Il fenomeno si manifesta con la comparsa di macchie alla base delle costruzioni e sgretolamento delle tinteggiature oppure con distacco degli intonaci o di frammenti di materiale da costruzione (pietre, mattoni, ecc.). Bisogna distinguere se l’acqua che risale i muri per capillarità proviene da fonti inesauribili (es. acque di falde freatiche) oppure ristagni di acqua piovana o da perdite di reti idriche (acque disperse di scorrimento).

7 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da risalita capillare o ascendente L’ingresso e la diffusione di questo tipo di umidità è dovuto essenzialmente al fenomeno fisico della capillarità, cioè quel fenomeno che porta l’acqua a risalire per le murature in opposizione della legge di gravità.

8 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da risalita capillare o ascendente Un liquido contenuto in due vasi comunicanti rimane allo stesso livello, quando però i vasi hanno dimensioni differenti il liquido salirà in misura inversamente proporzionale alle dimensioni dei vasi stessi.

9 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da risalita capillare o ascendente Il contenuto di acqua all’interno di un materiale poroso dipende dal volume degli spazi vuoti all’interno del materiale stesso (porosità), ma il movimento dell’acqua liquida al suo interno dipende soprattutto dalla struttura capillare, in particolare dalla distribuzione delle dimensioni dei pori. La maggior parte dei materiali da costruzione presenti nelle murature sono costituiti da carbonati, silicati, alluminati e ossidi. Queste sostanze contengono atomi di ossigeno dotati di carica negativa oppure gruppi ossidrili polari. Quando questi sono situati sulle pareti del poro possono formare dei legami, ponti idrogeno, con le molecole di acqua.

10 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da risalita capillare o ascendente Un solido nei confronti di un liquido può presentare due diversi tipi di comportamento:

11 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da risalita capillare o ascendente Una conseguenza della diversa affinità di un solido per un liquido, e viceversa, consiste nel fenomeno della risalita capillare. Risalita capillare spontanea

12 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da risalita capillare o ascendente Un liquido che mostri affinità per le pareti interne di un tubo immerso in una vaschetta contenente il liquido stesso risale spontaneamente all’interno del tubo. P = (2  /r c )  cos  E’ come se fosse spinto da una pressione (P) calcolabile mediante l’equazione di Washburn. Dove  è la tensione superficiale del liquido, r c è il raggio del tubo capillare e è  l’angolo di contatto. La risalita del liquido all’interno del tubo avviene finchè, raggiunta l’altezza h, si stabilisce un equilibrio, espresso dall’equazione: m  g  h = (2  /rc)  cos 

13 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da risalita capillare o ascendente Quindi man mano che l’acqua risale all’interno del capillare, la forza di attrazione viene ad essere bilanciata dalla forza peso della colonna di liquido formatasi. In un modello costituito da pori cilindrici di raggio uniforme, l’altezza massima cui l’acqua può risalire è data dalla relazione: L’altezza di risalita è inversamente proporzionale al raggio capillare. h max Nota bene: il valore di h max è puramente teorico!!!! h max = 15 x 10 -6 /r

14 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Porosità dei materiali da costruzione Ciascun materiale possiede una sua porosità specifica, la quale determina le caratteristiche di resistenza termica e acustica e la propensione all’assorbimento di acqua. Porosità chiusa Porosità chiusa→ il reticolo capillare si presenta interrotto, quindi i materiali si presentano antigelivi e impermeabili. Porosità aperta Porosità aperta→ una serie di canali capillari che collegano tra loro i pori di maggiore dimensione, consentendo la circolazione dei fluidi.

15 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Porosità dei materiali da costruzione Porosità assoluta Porosità assoluta→ rapporto percentuale tra il volume dei vuoti e il volume totale del materiale. Porosità relativa Porosità relativa→ rapporto percentuale tra il volume dei vuoti accessibili e il volume totale dei vuoti del materiale. Rappresentazione schematica di una struttura porosa

16 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Porosità dei materiali da costruzione Malta+mattoni Malta + calcare Calcare Intonaco più poroso del muro Muro più poroso dell’intonaco L’umidità dipende dalla porosità

17 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da condensazione La condensazione dell’acqua contenuta nell’aria è dovuta esclusivamente al raffreddamento dell’aria stessa ed è, dunque, legata a contingenze metereologiche momentanee o stagionali. L’umidità da condensazione stagionale si presenta in due forme: quella invernale e quella estiva. Nel primo caso le pareti esterne della struttura risultano poco isolate termicamente, per cui l’umidità contenuta nell’aria, riscaldata artificialmente, condensa una volta a contatto con una parete fredda. Nel secondo caso, la condensa estiva, si verifica solamente negli ambienti a contatto con il terreno, soprattutto quelli sotterranei.

18 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità di costruzione La causa principale è la presenza di acqua non ancora evaporata nella fase di preparazione ad umido di materiali edili, quali il cemento, il calcestruzzo, l’intonaco o anche da acqua piovana lungamente assorbita durante i lavori. In costruzioni con murature di notevole spessore, l’umidità di costruzione può permanere per diversi anni dopo il termine dell’opera. coefficiente di prosciugamento Il tempo necessario ad un particolare tipo di muratura per evaporare parte di questa umidità è funzione dello specifico coefficiente di prosciugamento, indice caratteristico e proprio di ogni materiale. t = tempo di prosciugamento (giorni); p = coeff. di prosciugamento; s = spessore della muratura (cm)

19 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da costruzione Valori di alcuni coefficienti di prosciugamento relativi ai principali materiali da costruzione. I valori sono medi e di carattere indicativo

20 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità meteorica o da infiltrazione E’ l’umidità presente sulle superfici esterne delle murature direttamente conseguente al fenomeno delle precipitazioni atmosferiche. L’acqua piovana penetra nelle murature direttamente o indirettamente. Le infiltrazioni provenienti da terreno bagnato dalla pioggia sulle pareti, fanno parte della categoria di penetrazione indiretta nelle murature.

21 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità accidentale Per umidità accidentale si intendono quelle manifestazioni di umidità dovute a perdite d’acqua dipendenti da difetti costruttivi e di funzionamento di un impianto, da danni apportati alla costruzione per cause diverse e da mancanza di manutenzione.

22 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Umidità da terrapieno L’umidità da terrapieno è conseguenza della percolazione dai terrapieni a contatto con i muri degli scantinati e dei seminterrati o con i muri di contenimento in cui l’acqua arriva alle murature con un lento passaggio attraverso la massa filtrante dei terreni. E’ determinata dalle stesse cause che portano alla risalita capillare, ma, in questo caso, l’acqua seguirà una direzione preferenziale inclinata di un certo angolo rispetto alla verticale, a causa dell’azione concomitante della forza di attrazione capillare (che non ha una direzione preferenziale) e della forza di gravità (diretta verso il basso). In questo caso la zona di massimo degrado si troverà localizzata ad una quota inferiore rispetto al piano di calpestio del terrapieno.

23 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Effetti dell’umidità sulle murature Indipendentemente dalle cause che originano il fenomeno della presenza di umidità, sono quasi sempre riscontrabili i seguenti effetti:

24 Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università Federico II di Napoli Effetti dell’umidità sulle murature IL CONTROLLO VISIVO CONSENTE TALVOLTA DI RISALIRE ALLE CAUSE CHE L’HANNO GENERATA E, DI CONSEGUENZA, DI IDENTIFICARE I POSSIBILI RIMEDI