Analisi SEM su grassello di calce in sospensione acquosa

Il grassello di calce è un legante naturale a presa aerea composto da idrossido di calcio e acqua. Il grassello di calce viene utilizzato come legante per la realizzazione di malte tradizionali da muratura o da intonaco.

Secondo l’antica ricetta tradizionale vitruviana per la produzione del grassello di calce, dopo un’accurata selezione la pietra calcarea è sottoposta a cottura dolce a 950°C, la calce viva viene poi spenta in eccesso d’acqua ed il prodotto lasciato invecchiare dai 12 ai 60 mesi. Unendo il grassello così ottenuto a sabbia e polvere di laterizio, si ottiene l’intonaco di cocciopesto, un impasto dalle ottime proprietà idrauliche e resistente all’umidità, che i Romani utilizzavano in maniera assidua nelle loro opere ingegneristiche, nella costruzione di acquedotti, cisterne, e pareti con doti di durabilità eccezionali.

Per ottenere il grassello di calce, comunemente detto “calce spenta”, la pietra calcarea CaCO3 cotta in forni a legna, a olio o a metano, cede l’anidride carbonica CO2 e si trasforma in ossido di calcio CaO (calce viva). L’ossido con l’aggiunta di acqua dà infine l’idrossido di calcio Ca(OH)2 (calce spenta).

La qualità del grassello dipende da diversi fattori: l’origine del calcare, che può essere più o meno puro, il sistema di cottura, il processo di spegnimento, e non da ultimo il tempo di invecchiamento.

Per quanto riguarda il controllo della composizione della materia prima (calcare), è estremamente utile eseguire un’analisi chimica con sonda EDS per determinare il contenuto di magnesio e di altre sostanze estranee. Questi elementi incidono infatti sul grado di adesività del legante, e nel caso in cui si voglia usare il grassello come pigmento bianco, anche sul grado di “biancore”.

Il tempo di invecchiamento, invece, incide sulla dimensione delle particelle di idrossido di calcio: grasselli invecchiati per diversi anni contengono di norma particelle di dimensioni inferiori al micron.

Nanoparticelle di idrossido di calcio vengono utilizzate nell’ambito del restauro e della conservazione dei beni culturali e per il pre-consolidamento di pitture murali (Fig.1). Le dimensioni molto piccole delle particelle (da 100 a 250 nm) assicura un’alta capacità di penetrazione della sospensione all’interno della struttura porosa delle pitture murali (fino a una profondità media di 200–300 μm), e permette di raggiungere pori anche molto piccoli altrimenti non raggiungibili con le metodologie tradizionali.

Fig. 1 – Affresco “Gli angeli musicanti” di Santi di Tito (XVI sec.) sulla controfacciata del Duomo di Firenze. L’area selezionata è stata trattata con nanoparticelle di Ca(OH)2 (in alto prima del trattamento, in basso dopo il trattamento). [Baglioni, P., “Tecnologie del futuro per i tesori del passato. Le nanoscienze e la conservazione dei beni culturali”, Dipartimento di Chimica e CSGI, Università di Firenze, Sesto Fiorentino, 2006].

Utilizzando la modalità Life di Coxem è stato possibile osservare i nanocristalli di portlandite in sospensione presenti in un grassello di calce invecchiato quattro anni secondo la ricetta vitruviana (Fig.2). Una piccola quantità di grassello di calce tal quale è stata posta sul portacampioni e portata alla temperatura di -15°C per “congelare” le nanoparticelle in sospensione e poterle misurare.

Fig.2 – Immagine BSE registrata a 3000x su un campione di grassello invecchiato secondo l’antica ricetta vitruviana e osservato a -15°C grazie alla modalità Life di Coxem. Campione gentilmente fornito dal Dipartimento delle Culture Europee e del Mediterraneo: Architettura, Ambiente, Patrimoni culturali (DiCEM) – Università degli Studi della Basilicata.

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