Fare la malta
Indicazioni per un materiale antico
Andrea Costantini

È possibile affermare che la malta, con varie forme, consistenze e componenti, sta alla base del costruire: se si vuole che pietra o mattoni, argilla cruda o canne stiano insieme formando un involucro che tende ad essere omogeneo, c’è bisogno di qualcosa che chiamiamo malta. Su questo materiale bisogna ammettere che, se molte sono le conoscenze raggiunte oggi attraverso sofisticati sistemi di analisi e monitoraggio, altrettante nozioni si sono disperse nei secoli. Una volta c’erano segreti di vera e propria cucina, di stagionatura, di amalgama; oggi tutto arriva confezionato in sacchi o silos più o meno misteriosi da cui estraiamo un prodotto di cui sostanzialmente ignoriamo natura, ingredienti, effetti sui lunghi periodi ecc. Di norma ne possiamo verificare la plasticità, l’odore, il colore e poi... speriamo bene. Sotto il profilo tecnico, con il termine malta si indica genericamente un impasto reso plastico da una adeguata quantità di acqua composto da un legante e da una o più sostanze, aggiunte in funzione di scheletro inerte o per conferire particolari doti alla miscela. La malta così composta, dopo un certo periodo di tempo deve solidificarsi per reazione chimica e/o per evaporazione dell’acqua, producendo una massa solida in grado di aderire ai materiali da costruzione e collegarli tra loro rendendoli un tutt’uno capace di resistere alle sollecitazioni meccaniche ed agli agenti atmosferici. Sappiamo che responsabili di tale processo sono i leganti, tradizionalmente classificati in base alla loro capacità di rendere duro l’impasto in presenza di aria oppure a contatto di acqua. Tradizionalmente, leganti adatti a confezionare le malte sono il gesso, la calce aerea, la calce idraulica ed il cemento, usati singolarmente o in miscela. La qualità della malta dipende dalla presenza di impurità e di sostanze estranee nei materiali che la compongono e dalla qualità del legante; nella scelta dell’acqua di impasto, delle sostanze inerti e dei materiali che conferiscono idraulicità alle malte occorre rispettare una serie di regole già ben conosciute dai costruttori del passato e che, se non applicate, possono limitare le caratteristiche di resistenza e rendere irregolare la presa e l’indurimento del legante.

L’acqua
L’acqua necessaria è quella minima necessaria per produrre un impasto omogeneo. Il quantitativo dipende però anche da diversi fattori come il tipo di legante e le dosi di inerte sottile utilizzato; in tutti i casi un’abbondanza di acqua ritarda la presa sia dei leganti aerei che di quelli idraulici e tende a provocare una dispersione di particelle fini diminuendo la resistenza finale della malta. L’acqua deve risultare tendenzialmente priva di impurità in sospensione e disciolte. La limpidezza indica facilmente la presenza di particelle fini di origine minerale o di sostanze organiche che impediscono la perfetta adesione tra legante e inerti; più difficile, se non per mezzo di analisi, è individuare il contenuto di sali disciolti, che deve risultare basso soprattutto per quanto riguarda i solfati, i cloruri, i nitrati, e i composti ammoniacali. Si tratta di sostanze che provocano un asciugamento lento della malta con produzione di efflorescenze e macchie sui muri insieme a scadenti qualità di resistenza dopo la presa e l’indurimento.
Se un limitato tenore di bicarbonati di calcio o di magnesio non condiziona in maniera decisiva la presa e l’indurimento delle malte aeree, anche una limitata quantità di solfati può dare luogo nelle malte idrauliche alla formazione di componenti espansivi che provocano, dopo la solidificazione dell’impasto, fessurazione e disgregamento. Le acque piovane, raccolte in serbatoi e lasciate decantare dal pulviscolo atmosferico, che la tradizione costruttiva indica come le migliori in ragione dell’assenza di sali disciolti, sono oggigiorno da scartare data la presenza atmosferica di agenti inquinanti.
La temperatura dell’acqua condiziona il tempo di presa della malta; l’acqua calda accelera la presa e spesso nelle stagioni fredde viene appositamente scaldata per evitare che le malte siano sottoposte al gelo prima della presa e si disgreghino per l’aumento di volume dovuto alla formazione di ghiaccio negli interstizi. Per evitare tali inconvenienti le murature appena costruite vengono spesso riparate con rivestimenti ed imbottiture di paglia. Molte malte cementizie resistono invece a temperature anche al di sotto del punto di congelamento, poiché il legante interrompe la presa che rimane sospesa fino al disgelo senza far perdere alla malta la più parte delle sue proprietà finali. Anche quando si ricorre al cemento i lavori di costruzione vengono però sospesi in caso di gelo per evitare discontinuità dovute al diverso grado di consolidamento tra le diverse parti della muratura più o meno protette. Attualmente per ovviare a questo tipo di problema vengono aggiunti prodotti in grado di aumentare la velocità di idratazione del legante abbassando nel medesimo tempo la temperatura di congelamento dell’acqua.

Gli inerti
I materiali inerti, così chiamati perché una volta miscelati nella malta partecipano all’impasto con funzioni quasi del tutto meccaniche, sono principalmente sabbia, ghiaia e pietrisco. L’importanza di questi materiali è spiegata delle dinamiche fisiche dei processi di presa e di indurimento dei leganti, accompagnati sempre da una diminuzione di volume determinata dall’evaporazione dell’acqua di impasto e dal prodursi del nuovo assetto cristallino. Gli inerti costituiscono uno scheletro diffuso in tutto il corpo della malta talmente frammisto alle particelle di legante da poter distribuire questo ritiro sulla superficie dei singoli granuli impedendo alle tensioni derivate dalla contrazione, di sommarsi e produrre fessurazioni nella massa o distacchi tra i cristalli formati dopo l’idratazione. Le diverse denominazioni (ghiaia grossa, media e piccola, sabbia e limo) identificano le varie classi di grossezza che vengono ricavate dai depositi naturali per mezzo di vagli posti in serie. Per la confezione delle malte devono essere utilizzate sabbie con granuli di natura compatta e non friabile; quelle silicee, con un alto contenuto di minerali quarzosi, rispondono a questi requisiti cosiccome le sabbie derivate da rocce granitiche, ricche di quarzo e di altri minerali duri. La forma dei granuli non ha invece importanza rilevante per la qualità finale, tuttavia quella con granuli a spigoli vivi e con superficie scabra assicura un maggior contatto al legante rispetto alla sabbia con elementi arrotondati. Anche se nella pratica le dimensioni dei granuli e l’assortimento tra le diverse frazioni vengono scelte in funzione dell’impiego, in modo da garantire all’impasto il massimo della compattezza, a livello puramente teorico la sabbia migliore è di grana tendente al grosso con un tenore inferiore al 10% di parti fini. La grana grossa, adoperata nella tradizione costruttiva, accelera i tempi di indurimento della malta e ne aumenta la resistenza finale; la sabbia fine (granulometria inferiore a 0,5mm) dà invece malte più porose, poco resistenti alla compressione, ma molto più adesive e quindi usate principalmente per le finiture.

Le cariche idrauliche
Con tale termine si designano solitamente elementi frantumati provenienti da rocce di origine vulcanica chiamata pozzolana naturale oppure da una serie di prodotti artificiali in grado di reagire con la calce idrata formando anche a temperatura ambiente, idrauliti stabili ed insolubili, in grado di indurire sia in aria che in luoghi umidi oppure in ambienti sommersi. La pozzolana, chiamato dai Romani pulvis puteolanus, in Italia è diffusa in varie località del Lazio, della Campania e della Sicilia ed è in genere costituita da tufo poco coerente, a grana fine, originato da lapilli e ceneri vulcaniche debolmente cementate dall’azione degli agenti atmosferici. La pozzolana proveniente dalla regione laziale ha un colore rosso/violaceo oppure nero o grigiastro, mentre quella dei Campi Flegrei, meno ricca in ossidi di ferro, è bruna o grigio chiara. Per la sua friabilità viene estratta semplicemente con pala e piccone e, una volta separate le parti grossolane per mezzo di un setaccio, utilizzata allo stato in cui viene scavata essendo solitamente priva di sostanze estranee. Comportamento analogo a quello dei tufi dell’Italia centrale si osserva nella terra di Santorino estratta nell’isola di Santos in Grecia, nelle ceneri vulcaniche dell’Avernia in Francia e soprattutto nel tras o terras, tufo vulcanico e compatto della regione di Adernach e dell’Eifel in Germania. Anche alcune farine fossili, di origine organica e quindi ricche di silice, presentano un comportamento pozzolanico. Nelle zone lontane da giacimenti di pozzolana naturale viene utilizzato il cacciopersto ottenuto polverizzando laterizi quali tegole, mattonelle, vasellame e mattoni, in cui l’azione del calore ha determinato una scomposizione più spinta del silicato di allumio e la vetrificazione di parte della massa, assumendo così caratteristiche analoghe alla pozzolana naturale. Per le caratteristiche granulomteriche e per la consistenza, sovente dura e compatta, le pozzolane naturali ed artificiali possono sostituire in parte o del tutto la sabbia di impasto della malta.

La malta di calce aerea
Questo tipo di malta, chiamata anche malta comune, viene confezionata, secondo i metodi tradizionali, formando un impasto tra il grassello di calce, ottenuto per spegnimento della calce viva, e la sabbia in dosi proporzionate al tipo di impiego. La quantità di acqua da aggiungere alla miscela deve essere quella sufficiente a rendere il composto lavorabile ed a provocare il processo di indurimento che avviene in questo caso solo in presenza di aria. Nella malta di calce aerea la presa inizia immediatamente dopo la messa in opera a causa dell’evaporazione e dell’assorbimento, da parte della muratura, di parte dell’acqua d’impasto. In questa fase il comportamento fisico del composto si spiega grazie all’idrato di calce precipitato dalla soluzione satura, che va a formare microscopici cristallini intrecciati tra loro. A questo processo abbastanza rapido segue molto più lentamente l’indurimento. I tempi necessari a completare il processo dipendono da una serie di fattori tra cui la bontà dei materiali e le condizioni atmosferiche in quanto l’azione diretta del sole e quella del vento causano una più rapida evaporazione dell’acqua. L’indurimento procede per gradi, dall’esterno verso l’interno della muratura, raggiungendo i valori di resistenza finale solo dopo circa un anno di tempo, sempre che alcune parti non rimangano isolate in tasche poco permeabili all’azione dell’aria. Questa caratteristica, se da una parte rappresenta il maggiore svantaggio delle malte a base di calce aerea, dall’altra consente alle murature notevoli deformazioni plastiche con vantaggio della stabilità generale della costruzione.
Per favorire i processi di trasformazione, occorre bagnare la muratura con abbondanti quantità di acqua e fino a rifiuto durante tutta la posa per evitare l’assorbimento dell’acqua d’impasto da parte di mattoni o pietre troppo porose, il che provocherebbe la disgregazione della malta prima della presa. Anche la prassi di tenere umida le malta dopo la presa, facilita il processo di indurimento: impedisce infatti la formazione di una crosta carbonatica superficiale poco permeabile all’aria, che limiterebbe la reazione di indurimento negli strati più interni; ma una volta che quest’ultima reazione è cominciata, non è più necessario procedere alla bagnatura, perché ad impedire la formazione di croste impermeabili basta l’acqua che si sviluppa ad opera della trasformazione chimica e che viene progressivamente eliminata per evaporazione, grazie alla porosità della massa. La grande quantità d’acqua utilizzata per le murature di malta di calce aerea e l’umidità formata dai processi di indurimento, determinano per le costruzioni realizzate con questo sistema lunghi tempi di attesa prima di poter essere abitate. La malta di calce aerea può essere confezionata anche con la calce idrata in polvere, ma l’impasto, una volta messo in opera, risulta inferiore al prodotto ottenuto con il grassello fondamentalmente per due motivi:
• il legante può essere facilmente alterato da difetti di conservazione in quanto i processi di carbonatazione tendono ad iniziare anche in presenza dalla sola umidità dell’aria, soprattutto quando la polvere è conservata in sacchi di carta non perfettamente ermetici;
• la calce idrata, a differenza del grassello che invecchia per un lungo periodo in uno stato di completa saturazione, rimane a contatto con l’acqua per un tempo limitato.
Nella malta di calce idrata in polvere si forma quindi solo parzialmente l’abito cristallino che serve a conferire al legante la plasticità necessaria per mescolarsi facilmente con gli inerti. Per questi motivi la malta di calce idrata in polvere, pur essendo dal punto di vista chimico del tutto simile alla malta di calce aerea, presenta minore resistenza quando utilizzata nelle murature e soprattutto non ha la forte capacità adesiva richiesta ad una malta per intonaci o ad un legante da impiegare nel tinteggio a calce tradizionale. Per superare tali inconvenienti la calce idrata viene oggi addizionata con sostanze plastificanti che migliorano la lavorabilità, assicurano una buona ritenuta dell’acqua, aumentano il potere adesivo e la resistenza meccanica finale. L’utilizzo di queste sostanze plastiche dà però un prodotto abbastanza diverso da quello ottenuto con i sistemi tradizionali.

Intonaci
Particolare attenzione va prestata nel confezionamento della malta per intonaci, il cui problema più frequente è la perdita di legame tra questi ed il supporto. Nella maggioranza dei casi tale inconveniente è infatti determinato da una elasticità dell’intonaco inadeguata a seguire i possibili movimenti della superficie alla quale è applicato. Per lo stesso motivo ogni strato successivo di intonaco deve possedere resistenza sempre inferiore allo stato che lo precede. I casi piò delicati sono quelli in cui l’intonaco copre supporti contigui di natura diversa (per esempio laterizio e calcestruzzo) oppure lo stesso materiale con diversa funzione e sollecitazione (muratura e testa del solaio); si tratta di di situazioni in cui si verificano movimenti relativi anche consistenti con conseguenti sforzi sull’intonaco. Altra causa di crepe, fessurazioni e distacchi può rinvenirsi nei diversi coefficienti di dilatazione termica che caratterizzano intonaco e supporto, i quali si espandono o ritirano di quantità differenti. In questi casi è buona norma inserire nelle aree di possibile frattura una retina porta intonaco di fibra di vetro, capace di distribuire le tensioni su una maggiore superfice. Naturalmente bisogna prestare la massima cura affinchè tra intonaco e supporto, oltre all’aggrappo meccanico consentito dalla rugosità di quest’ultimo, si stabilisca anche un aggrappo fisico-chimico. Se per esempio il supporto sottrae l’acqua all’impasto in maniera troppo veloce, si viene a compromettere sia il corretto indurimento della malta che la formazione dei legami cristallini che determinao l’aggrappo fisico-chimico. La scarsa disponibilità di acqua nella fase di indurimento della malta determina anche riduzione delle resistenze meccaniche e l’aumento della possibilità di fessurazioni e cavillature. Polveri ed oli utilizzati per agevolare il disarmo delle casseforme possono compromettere il regolare assorbimento del supporto, cosiccome i sali solubili talvolta presenti sulla superficie delle murature, in modo particolare i solfati: nei casi in cui l’intonaco sia esposto alla pioggia ed all’umidità si possono determinare reazioni chimiche con i costituenti del cemento che causano lo sfaldamento e la perdita di adesione dell’intonaco. Anche l’acqua che penetra attraverso i pori dell’intonaco e le crepe, può infiltrarsi tra i diversi strati di intonaco o tra l’intonaco e il supporto o addirittura imbevere il supporto. Questo può causare distacchi, formazione di ulteriori crepe, frantumazione dell’intonaco per il gelo o per l’aggressione chimica dei solfati contenuti nel supporto. È quindi necessario che l’intonaco possegga superfici resistenti alla penetrazione dell’acqua piovana. Da tener presente che mentre su una superficie relativamente liscia la pioggia determina rivoli preferenziali e tende quindi a bagnare alcune zone, superfici più ruvide ma anche parapetti, cornicioni, davanzali, frantumano il flusso evitando la concentrazione lungo punti preferenziali. Una eccessiva impermeabilizzazione impedisce poi all’acqua contenuta nel supporto o infiltratasi tra il supporto e l’intonaco di evaporare. La permeabilità al vapore acqueo di un intonaco è infatti fattore importante ai fini della traspirazione delle pareti e condizione per la salubrità degli ambienti. Incrementando gli spessori aumenta la possibilità di ritiri durante l’essiccamento; un intonaco troppo sottile può lasciar intravedere i giunti della muratura dato il diverso assorbimento del sottofondo.

La malta di gesso
La malta che si ottiene dal gesso viene composta soltanto aggiungendovi dell’acqua. L’impasto tradizionale viene confezionato mescolando energicamente con una spatola fino a quando la malta di gesso risulta priva di grumi non idratati e si presenta in forma di pasta uniforme a consistenza fluida. L’impasto indurisce solo in aria e se bagnato si solubilizza e dilava anche dopo l’indurimento. Mescolato con l’acqua, il gesso passa in soluzione dando luogo attraverso una serie di processi chimici ad una struttura a cristalli incrociati simili ad aghi, che indurisce con rapidità mentre la malta si riscalda ed aumenta di volume. Rappresa, la massa risulta porosa e leggera, ma abbastanza compatta e con la tendenza a migliorare la resistenza durante la progressiva eliminazione dell’acqua in eccesso per evaporazione. La malta di gesso aderisce bene ai materiali da costruzione formando un collegamento abbastanza stabile sia con il laterizio che con la pietra soprattutto quando provvisti di una superficie sufficientemente scabrosa e leggermente porosa. Nonostante la bassa resistenza meccanica che lo contraddistingue, il gesso è molto utilizzato grazie anche all’indurimento molto rapido, utile quando occorre fissare velocemente gli elementi della muratura, formare rivestimenti e finiture di interni. Anche dopo la presa e l’indurimento la malta di gesso conserva le caratteristiche della roccia originaria: al calore intenso si sgretola e si polverizza a causa della disidratazione, mentre se utilizzata in luoghi umidi o sottoposta alle intemperie perde di consistenza e si dilava. Malte realizzate con polvere di gesso conservata per lungo tempo, anche se in luoghi asciutti, possono evidenziare riduzione della coesione e della resistenza in funzione dell’avvenuto assorbimento dell’umidità atmosferica.
Data la velocità di presa, la malta di gesso va confezionata nella quantità minima da utilizzare ed adoperata immediatamente dopo la preparazione. Il tempo di presa può essere comunque aumentato in funzione della quantità di gesso e soprattutto dell’impiego di sostane ritardanti nell’acqua di impasto, che ostacolano la formazione del reticolo cristallino; le più comuni sono il calcio polverizzato finemente, la calce idrata e la colla forte da falegname. Tali sostanze aumentano anche la durezza finale della malta e permettono una migliore levigatura delle superfici ad opera finita. L’accelerazione della presa è invece determinata dall’aggiunta di piccole quantità di solfato di sodio, di potassio, di alluminio ma anche del comune sale da cucina, badando che dosi eccessive portano a saturazione e ad possibili effetti contrari.

Le malte idrauliche
La principale caratteristica delle malte confezionate con legante idraulico è la capacità di fare presa ed indurire in aria, luoghi umidi o ambienti sommersi. Il processo di consolidamento della malta è regolato dalla reazione di idratazione dei silicati, degli alluminati e dei ferriti di calcio che si trovano nel cemento e nella calce idraulica. Differenze tra cemento e calce idraulica si riscontrano soprattutto nelle proprietà finali: la resistenza meccanica a compressione del cemento raggiunta dopo 28 giorni è di 325Kg/cmq con lo sviluppo di valori elevati già all’inizio della reazione di idratazione, mentre la calce idraulica nello stesso periodo non supera in media un valore di 30Kg/cmq. con un il processo che di protrae nel tempo. Sia nei cementi che nelle calci eminentemente idrauliche, il legante tende a far presa senza fessurarsi anche in assenza di inerti (sabbia), che vengono tuttavia quasi sempre aggiunti per ripartire le variazioni dimensionali e per vantaggio economico. I leganti idraulici aderiscono con forza all’inerte, dando un aggregato molto compatto che si presenta a superficie scabra e quindi adatta a lavori di muratura oppure ad opere di rivestimento o di finitura, tenendo presente che un eccesso di sabbia abbassa le caratteristiche di resistenza e tenacità della malta. Le proporzioni sabbia / malta variano sia in funzione dell’impiego che della qualità della sostanza agglomerante: con leganti in polvere il dosaggio avviene solitamente a peso data la diversità di volume determinata dal grado di costipamento della polvere. Nell’Ottocento la calce idraulica era molto più adoperata del cemento a causa del minor costo e della maggior facilità di manipolazione: nelle murature normali servono 250-350Kg per m3 di sabbia e fino a 450-500Kg per le opere sommerse, a fronte di 800-900Kg di cemento a presa lenta. Nella preparazione dell’impasto con leganti idraulici è importante predisporre solo la quantità utilizzabile in opera prima dell’inizio della presa; infatti, nonostante un ulteriore aumento di acqua riporti alla plasticità, le proprietà finali risultano compromesse dalla irregolarità con cui avvengono i processi di indurimento. Malte idrauliche, solitamente denominate composte, si ottengono anche aggiungendo alla calce aerea sostanze conosciute sotto il generico nome di pozzolana, utilizzate prima della diffusione del cemento per ottenere superfici impermeabili, opere subacquee, serbatoi, condutture d’acqua ed anche paramenti per dighe di ritenuta, in considerazione anche che l’aggiunta di pozzolana aumenta la resistenza dei manufatti all’azione delle acque saline ricche di magnesio e solfati. La malta composta per queste opere solitamente non prevede l’uso di sabbia e l’impasto viene realizzato con 200-250Kg di cemento per metro cubo di pozzolana con l’aggiunta, a volte, di grassello di calce per migliorare la fluidità e la lavorabilità della malta.

Le malte miste o bastarde
Sono malte formate da uno o più leganti mescolati in diverse proporzioni, fondamentalmente per tagliare i materiali costosi con altri più disponibli, senza perdere con ciò le caratteristiche tecniche della malta, anzi in alcuni casi migliorandole. Nel passato con questo denominazione si intendeva quasi esclusivamente una malta formata da gesso e calce aerea o calce idraulica, con proporzioni variabili in funzione del tipo di lavoro, ma in genere confezionata in parti uguali. L’aggiunta di una percentuale di sabbia aumenta la consistenza della malta e la rende adatta a lavori in cui è necessario un tempo di presa inferiore a quello della calce, ma superiore a quello troppo rapido del gesso, con un valore di resistenza meccanica finale intermedio e una maggiore resistenza al dilavamento ed al degrado prodotto dall’umidità rispetto alla malta di solo gesso. Una malta bastarda adatta alla realizzazione di murature in ambiente umido è quella mista tra calce aerea ed idraulica. Aggiungendo calce aerea sino al 20% del volume al cemento, si rende più facile l’operazione d’impasto e la malta meno soggetta al ritiro.