L’umidità di risalita nei materiali

Materiali porosi e fenomeni capillari dell’umidità di risalita

Se mettiamo a contatto con acqua un materiale poroso, esso generalmente ne assorbirà una parte.
La quantità di acqua assorbita dipende non solo della porosità del materiale (1 % circa per granito e marmo, 10 % per il travertino, 25-40 % per il tufo, 2-20 % per i mattoni) ma soprattutto da tre fattori:
– raggio dei capillari nella muratura
–  numero dei capillari
– tensione del liquido verso la parete del capillare stesso.

Umidità di risalita

L’elemento più significativo  nello studio di tali fenomeni è denominato umidità di risalita capillare (o umidità di risalita).
I pori di dimensioni molto piccole presenti nelle murature vengono chiamati capillari. L’acqua risale all’interno dei capillari in funzione della natura della loro superficie ed in ragione del loro diametro: più piccolo è il diametro del capillare, maggiore sarà la forza di aspirazione esercitata sull’acqua.

Tralasciando la trattazione teorica del fenomeno, si può ottenere, per via di calcolo, i seguenti valori di risalita dell’acqua in capillari di raggi diversi:
raggio 100 nm (nanometri) – risalita 15 cm. ·
raggio 10 nm – risalita 1,50 metri
raggio 1 nm risalita 15 metri
Inoltre, all’interno dei capillari, si potrà avere acqua allo stato liquido anche per valori di umidità relativa inferiori alla saturazione (100 % U. R,).

Utilizzando la relazione studiata da Kelvin, si può osservare che, capillari con raggio di 2 nm conterranno acqua allo stato liquido non appena l’U. R. raggiungerà il 50 % e, capillari con raggio di 5 nm. avranno condensazione con un tenore di U. R. di circa il 75 %.
Al fine dello studio inerente i fenomeni legati alla capillarità, si può determinare un coefficiente di trasferimento dell’acqua in fase liquida nei materiali. Il valore di tale coefficiente, variabile a seconda dell’umidità del materiale,  presenta per un valore di umidità definito “tasso critico di umidità”  una discontinuità importante.
Al di sotto di tale valore il coefficiente è praticamente nullo mentre al di sopra dello stesso, assume un valore caratteristico, che tende leggermente a crescere a seconda dell’umidità del materiale. Il tasso di umidità critica può essere considerato come il valore di umidità che deve raggiungere un dato strato di materiale affinché cominci a trasferirsi acqua in fase liquida, da questo strato a quelli confinanti.

Quando l’umidità all’interno del materiale ha saturato i capillari, comincia ad interessare anche i pori con maggiore dimensione ed iniziano i fenomeni di diffusione dell’acqua allo stato liquido verso zone con inferiore contenuto di umidità. In questa fase l’acqua tende a muoversi da zone a maggior temperatura verso zone con temperatura inferiore.
Quando l’acqua arriva a saturare anche i pori di maggiori dimensioni, contenendo in soluzione dei sali minerali dissociati in ioni, tende a muoversi anche verso le zone con maggiore contenuto in sali (osmosi).

La distanza di penetrazione dell’acqua nelle strutture dipenderà ancora da due fattori:
1) Larghezza della struttura
2) Gradiente di pressione idrostatica tra l’ambiente esterno e la struttura stessa.