Home Edilizia Compatibilità malte consolidanti, garanzia di durabilità dell’intervento di rinforzo e riparazione

Compatibilità malte consolidanti, garanzia di durabilità dell’intervento di rinforzo e riparazione

Cosa s'intende per "compatibilità delle malte isolanti"? Quali sono stati gli errori fatti in passato? Quali precauzioni si possono adottare in fase progettuale?

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Il mercato delle malte consolidanti e da riparazione offre prodotti sempre più diversificati in relazione alle molteplici patologie di cui soffrono le antiche strutture murarie. Tuttavia, all’attenzione per la progettazione di un intervento di restauro corretto, rispettoso del contesto storico ed efficace a risolvere la specifica patologia di degrado, si aggiunge di conseguenza l’ulteriore, e non secondaria, necessità di impiegare prodotti compatibili con l’originario supporto murario.

Compatibilità delle malte consolidanti: cosa significa?

La compatibilità consiste nel possedere caratteristiche fisiche, meccaniche e termo-igrometriche similari al supporto murario su cui deve essere posata la malta di rispristino. Non devono comparire reazioni chimiche indotte dall’accoppiamento dei due materiali (malta di ripristino e muratura storica con i giunti di malta) tali da danneggiare entrambi; né tanto meno creare eccessive differenze di rigidezza tra il materiale di ripristino e la muratura originaria.

Il problema della compatibilità nell’impiego delle nuove malte di riparazione riguarda diverse tipologie di intervento, dal rappezzo o restauro dell’intonaco storico, alla ristilatura dei giunti di malta, alla risarcitura delle lesioni fino alle tecniche di rinforzo strutturale con iniezioni di malta, intonaco armato o cappe armate.

Il concetto della compatibilità è pertanto strettamente legato a quello della durabilità, già largamento citato e richiesto dalle ultime Norme Tecniche per le Costruzioni 2018. Non è possibile garantire la durabilità di un intervento di restauro o di consolidamento se esso non è stato eseguito con malte compatibili con l’originario supporto murario e con le diverse problematiche ambientali del contesto in cui è applicato.

Al fine di non incorrere in scelte infelici che possano pregiudicare rapidamente l’intervento di riparazione e rinforzo, vediamo quali sono stati gli errori principali nella scelta dei materiali e quali precauzioni adottare in fase progettuale.

Figura 0. Distacco di rappezzi di malta cementizia su facciata storica intonacata a calce (Torino).

Gli errori principali nella scelta dei materiali

L’interfaccia tra due materiali

Ai fini della compatibilità è estremamente importante la valutazione del modulo elastico poiché, se i materiali accoppiati non hanno valori similari, possono nascere sollecitazioni in uno dei due materiali proporzionali al proprio modulo elastico, portando all’insorgere di fenomeni di degrado come la delaminazione o la fessurazione. Infatti, una volta applicata al supporto murario, la malta comincia le fasi di presa e indurimento che portano inevitabilmente al sorgere di deformazioni controllate e tensioni, solo in parte sono trasmesse alla muratura.

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Fenomeni come variazioni termiche repentine o ritiro per maturazione dell’intonaco non comprometterebbero la durabilità della malta se questa non fosse vincolata al supporto rigido; se un corpo è libero di deformarsi in una qualunque direzione dello spazio, perché privo di vincoli, un qualunque fenomeno che produce dilatazioni o compressioni, produrrebbe solo spostamenti e deformazioni senza far insorgere stati sollecitativi all’interno del mezzo.

Nel caso di intonaco applicato al supporto, o comunque nel caso generale di una malta di rinforzo applicata alla muratura e resa solidale nella collaborazione strutturale, ci troviamo però in presenza di un vincolo, ovvero gli spostamenti dovuti a fenomeni di dilatazione o compressione sono impediti. Di conseguenza nascono delle tensioni nel materiale applicato: la sollecitazione che si crea nel materiale dovrà bilanciare quella dovuta al vincolo. Il valore è proporzionale al modulo di elasticità del materiale; quindi lo sforzo di trazione o compressione sarà tanto maggiore quanto maggiore è la rigidità del materiale stesso.

Figura 1 – A sinistra: diagramma schematico dell’andamento delle sollecitazioni a compressione nella parte più sollecitata della muratura (Z-Z); A-B e C-D, parti con giunti disgregati o assenti; B-C parte residuale dei giunti di malta. A destra: schema concettuale dell’andamento di sollecitazioni a compressione nel tratto ZZ della muratura, quale conseguenza di tre modalità differenti di intervento nella zona dove si trovano giunti disgregati o rovinati (R-R). Ipotesi 1: nessun intervento nei confronti del degrado dei giunti. Ipotesi 2: ripristino dei giunti con materiale dal modulo elastico sensibilmente maggiore rispetto alla malta in opera. Ipotesi 3: ripristino dei giunti con materiale avente modulo elastico simile a quello della malta in opera.

L’interfaccia tra i due materiali può essere pertanto sede di tensioni tangenziali, derivanti da cicli di gelo-disgelo, sollecitazioni di fatica, carichi generici. Le sollecitazioni sono assorbite in proporzione alla rigidezza dei materiali, pertanto in presenza di grosse differenze di rigidezza tra malta di rinforzo e supporto murario storico, si incorre il rischio di accentuare le tensioni tangenziali all’interfaccia tra i due materiali provocandone il distacco o comunque la mancata collaborazione strutturale da parte del supporto più debole.

Per questi motivi il modulo elastico dei materiali è estremamente importante nel caso di materiali accoppiati.

Nel campo del rinforzo strutturale di edifici storici non sempre si ha necessità di utilizzare materiali dalle alte resistenze meccaniche, meno che mai di natura cementizia.

Quali precauzioni adottare in fase progettuale?

La compatibilità delle malte consolidanti è fondamentale

Per evitare i fenomeni di degrado appena descritti è necessario che tra i due materiali (il nuovo e il preesistente) vi sia una certa compatibilità meccanica e che i valori dei moduli elastici siano similari.

Nel campo del rinforzo strutturale di edifici storici non sempre si ha necessità di utilizzare materiali dalle alte resistenze meccaniche, meno che mai di natura cementizia; al contrario è preferibile valutare l’utilizzo di malte a base di calce, con resistenze anche maggiori di quelle del supporto murario ma comunque similari, poiché la loro funzione deve sempre essere finalizzata ad un miglioramento della resistenza complessiva della muratura considerando una effettiva collaborazione tra le parti, e mai a stravolgere radicalmente gli equilibri statici con materiali troppo rigidi. Nel caso di calotte armate molto pesanti realizzate con cemento, si è assistito spesso ad un effetto di scarico dei pesi gravanti sulla struttura muraria sottostante che di fatto l’ha resa ancora più vulnerabile alle azioni sismiche favorendone il crollo per mancato effetto di stabilizzazione.

Nella precedente cultura del recupero e del restauro che privilegiava ancora l’utilizzo di malte cementizie si è assistito col passare del tempo a notevoli insuccessi degli interventi in termini di durabilità: distacchi di rappezzi di intonaco, degrado di intonaci (anche armati) per la presenza di sali nella muratura con formazione di rigonfiamenti nella malta cementizia, eccessive rigidezze impresse nelle strutture iniettate con boiacche cementizie o con l’introduzione di intonaci armati molto spessi, tali da stravolgere gli equilibri delle rigidezze e la risposta dinamica degli edifici durante la sollecitazione sismica.

Oggi fortunatamente si assiste a un netto cambio di tendenza e l’attuale cultura del restauro e del recupero strutturale sta privilegiando l’impiego di malte a base di calce con capacità di adattamento e rinforzo strutturale più compatibili con le murature storiche. Eliminando di fatto malte troppo rigide come quelle a natura cementizia.

Figura 2. Intervento di rinforzo di voltino in muratura mediante cappa estradossale eseguita con getto di malta di calce NHL e rete zincata (Reggia di Venaria Reale – Torino).
Figura 3. Intervento di rinforzo di muratura con intonaco armato eseguito con getto di malta di calce NHL e rete zincata (Reggia di Venaria Reale – Torino).

Come scegliere la malta più adatta?

“Ogni supporto murario storico, reso unico dalla sua tecnica costruttiva e dal diversificato livello di degrado, avrà bisogno di trovare quella specifica malta di ripristino e rinforzo più adatta”.

Quando si deve operare una rappezzatura di intonaci, una ristilatura di giunti murari o eseguire delle iniezioni di rinforzo non è possibile asportare elementi di grandi dimensioni su cui poter fare le prove necessarie a definire le caratteristiche fisiche e meccaniche del materiale in opera. Nasce da qui l’esigenza di acquisire come consueta l’abitudine ad eseguire prove diagnostiche in situ e in laboratorio su piccoli campioni per qualificare i materiali storici.

Spesso è possibile, con costi contenuti, prelevare frammenti della malta storica dei giunti e qualche laterizio, per portarli in laboratorio dove saranno confezionati dei provini da testare per determinare le principali caratteristiche meccaniche, oltre che alla conoscenza della composizione chimica e petrografica del materiale in opera, in modo che si possa risalire a una malta dalle caratteristiche simili.

Leggi Edifici storici, recupero strutturale e livelli di conoscenza: approfondire per progettare meglio

Molte ricerche continuano a essere condotte presso laboratori universitari per progettare brevi protocolli di prequalificazione di materiali accoppiati sottoposti a diverse prove cicliche di fatica dovuta a carichi e variazioni termo-igrometriche, con la finalità di supportare il tecnico alla scelta della malta più compatibile, fra un ventaglio di proposte commerciali, con uno specifico supporto murario [1-4].

È importante ricordare che non sempre un prodotto consolidante può risultare compatibile nei confronti di tutte le diverse tipologie murarie. Al contrario, ogni supporto murario storico, reso unico dalla sua tecnica costruttiva e dal diversificato livello di degrado, avrà bisogno di trovare quella specifica malta di ripristino e rinforzo più adatta alle sue caratteristiche. Che a volte non potrebbero essere soddisfatte dai consueti prodotti premiscelati. Di qui l’importanza di recuperare anche antiche miscele di malte e maestranze in grado di riproporle in cantiere per specifici interventi di restauro [5].

Figura 4. Prova di delaminazione per prequalificare la durabilità di una malta deumidificante applicata su elemento lapideo (Politecnico di Torino).

Bibliografia

[1] Bocca P., Grazzini A. (2013) Mechanical properties and freeze-thaw durability of strengthening mortars, Journal of Materials in Civil Engineering, 25, pp. 274-280.

[2] Bocca P., Grazzini A. (2012) Experimental procedure for the pre-qualification of strengthening mortars, International Journal of Architectural Heritage, 6, pp. 302-321.

[3] Bocca P., Valente S., Grazzini A., Alberto A. (2017) Prove statiche di aderenza fra intonaco e muratura: confronto tra risultati sperimentali e simulazione numerica, in Il patrimonio pittorico murale dei Sacri Monti. Monitoraggio, valorizzazione e recupero, Carpinteri A., Aracne Ed. (Ariccia – Roma), pp. 139-156.

[4] Grazzini A., Accornero F., Lacidogna G., Valente S. (2020) Acoustic emission and numerical analysis of the delamination process in repair plasters applied to historical walls, Construction and Building Materials, 236.

[5] Zerbinatti M., Fasana S., Grazzini A. (2018) Prove sperimentali su miscele di malte a vista: allestimento di un atlante operativo per interventi di manutenzione, conservazione, restauro. In atti di Reuso 2018 – VI Convegno Internazionale sulla documentazione, conservazione e recupero del patrimonio architettonico e sulla tutela paesaggistica, Messina, Cangemi Ed. pp. 1015-1024.


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