Le Ri-cristallizzazioni dei cristalli dei sali solubili dannosi presenti nei primi 10-12 mm della superficie che sfarinano le superfici dei muri è un argomento di cui non parla mai nessuno nel restauro Architettonico o Archeologic - e tanto meno commerciale!
Eppure, questo tipo di cristallo di sale è estremamente diffuso e dannoso, e perciò questo processo è un grande fattore di degrado sempre in agguato per i nostri monumenti.
Anche se si deumidificano intonaci e muri, i cristalli dei sali esistenti continuano a far danni o rmangono silenti? La risposta è che anche senza la “umidità” i cristalli dei sali continueranno le loro distruzioni come prima!
Figura 1. - Foto di muro abbandonato da anni. Nel tempo, normali cristalli da risalita e le loro ri-cristallizzazioni hanno lasciato il loro segno.
I cristalli dei sali si trovano nei primi 10-12 mm di superfici lapidee degradate per evaporazione dell’acqua che li contiene sono al 90% dei Cloruri, Solfati e Nitrati.
Nozioni sui sali.
Un sale normale è una molecola elettricamente +va positiva detta "catione" (normalmente un metallo) unita da legami elettrici organizzati ad un'altra molecola elettricamente -va negativa detta "anione" in una determinata struttura detta cristallo.
Figura 2. - I cristalli costituiti con gli atomi del solo sale Cloruro di Sodio, sale marino o da cucina, formano una struttura cristallina cubica.
MA molti sali, non tutti, possono anche formare cristallo-idrati con altre molecole costituite da una molecola del sale legata a diverse molecole d'acqua oltre a quella del sale vera e propria, nel qual caso il cristallo che formano prenderà diverse forme a seconda del numero di molecole d’acqua che incorpora.
Naturalmente, il volume del cristallo-idrato così formato aumenta a seconda di quanta acqua viene incorporata.
Figura 3. - Esempio di molecola di cristallo-idrato con 6 molecole d'acqua legate ad ogni molecola di sale.
Ad esempio, il Solfato di Sodio può cristallizzare da solo oppure con 10 molecole d'acqua, nel qual caso il cristallo aumenta in volume del +315% ed il nuovo è quattro volte più grosso!!!
Esempi di cambiamento di volume di cristalli idrati:
- Solfato di Magnesio che passa da 2 a 7 molecole d'acqua con aumento di volume del 157%
- Cloruro di Magnesio che passa da 0 a 6 molecole d'acqua con aumento di volume del 217%
- Nitrato di Calcio che passa da 0 a 4 molecole d'acqua con aumento di volume del 86%
I cristallo-idrati possono passare da una forma all'altra a seconda della Temperatura ambientale e della disponibilità di acqua locale in cui si trovano (e perciò anche a seconda della UR% Umidità Relativa percentuale a quella temperatura).
Perciò il comportamento di ogni sale dipende molto anche dal comportamento degli altri sali compresenti nella “gestione” dell’acqua localmente disponibile per tutti (come può accadere per spazi in un comune condominio!).
Ad esempio, moltissimi cristalli dei sali sono igroscopici ed il loro attirare acqua dall’atmosfera contribuisce alla quantità totale d’acqua localmente disponibile per far ri-cristallizare altri sali.
I cambiamenti di volume passando da una forma all'altra avvengono con pressioni di ricristallizzazione enormi di anche 80 Mpa. in grado di spaccare qualunque materiale edile. (Weber J. Analyses related to moisture and soluble salts, EU-Projekt UE 96/B/A/1 Buildfresc Report.)
Figura 4. - Il grafico per il Solfato di Sodio (uno dei sali più nocivi) mostra che le condizioni di temperatura e di Umidità Relativa dell’aria che scatenano le transizioni tra una forma e l’altra possono avvenire anche 2 volte nelle 24 ore in una nostra tipica giornata estiva.
Grafico cortesia Eric Doehne.
Non è da sorprendersi se compaiono danni enormi quando questo sale è presente in muri di mattoni o in un intonaco!
Tant’è vero che la resistenza a questo sale è talmente nota da essere presa come parametro per moltissime Norme UNI ecc. quali:
Diversi Standard UNI italiani, BS inglesi, ed ASTM Americani di accettazione di laterizi, pietre e pietrischi per calcestruzzi o per uso stradale fanno riferimento alla resistenza alla cristallizzazione del Solfato di Sodio o di Magnesio. Si ha:
- la UNI EN772-5 per il contenuto massimo di Solfati nei laterizi,
- la UNI EN e la ASTM C88-631008 e la BS EN 206-1:2000 inglese fissano il limite massimo del contenuto di solfati nell'acqua da impasto per calcestruzzi espresso come (SO4)2- in 2000 mg/l.
- la UNI EN12370 Metodi di prova per pietre naturali - Determinazione della resistenza alla cristallizzazione dei sali
- la UNI 1367-2 Aggregati per confezione di calcestruzzi. Determinazione della degradabilità mediante prova al Solfato di Magnesio.
- la UNI 8520-2 impone i requisiti minimi che gli aggregati per il confezionamento del calcestruzzo devono rispettare. In particolare: sono utilizzabili aggregati che presentino un tenore di Solfati inferiore a 0.2 e 0.8 % in massa secndo la dimensione.
- BS 882:1992 Specifiche per gli inerti naturali nei calcestruzzi.
- la UNI EN 196-2 Contenuto di cloruri e solfati nei cementi
- la ASTM C88-13 (USA) - Metodo standard con l'uso del Solfato o del Magnesio di Sodio per accettazione di qualsiasi inerte per pavimentazioni autostradali o il confezionamento di calcestruzzi.
L'unica soluzione per risanare davvero dal costante pericolo rappresentato dalla sola presenza dei cristalli di sali nei muri, idrati o no, è di estrarli e toglierli di mezzo, e non pensarci più.
Sapere vero