Evoluzione delle proprietà di trasporto dell’umidità nel mortaio cementizio in ambiente di spruzzo marino salino

Perché l’aria di mare può danneggiare gli edifici antichi

Molte delle città storiche del mondo si trovano sul mare, dove l’aria salata bagna costantemente pietra, mattone e intonaco. Nel corso di anni e decenni questa nebulizzazione invisibile può modificare silenziosamente i pori microscopici all’interno dei materiali da costruzione, cambiando il modo in cui assorbono, immagazzinano e rilasciano umidità. Questo studio esamina da vicino un materiale comune — il mortaio cementizio — per capire come il sale proveniente dallo spruzzo marino altera il movimento del vapore acqueo al suo interno e cosa ciò comporta per la salute a lungo termine degli edifici storici costieri.

Sali nell’aria, sali nelle pareti

Nelle zone costiere le onde e il vento sollevano una fine nebbia carica di sali disciolti, prevalentemente cloruro di sodio. Quando questo spruzzo si deposita sulle pareti e asciuga, rimangono cristalli di sale. Nel tempo i cicli ripetuti di bagnatura e asciugatura spingono questi cristalli più in profondità nei pori del materiale. Il mortaio cementizio, ampiamente usato come intonaco e come materiale di riparazione sugli edifici antichi, è stato a lungo considerato abbastanza resistente a questo fenomeno. Tuttavia la pratica del restauro mostra che il sale può comunque ostruire i pori, modificare il movimento dell’acqua e contribuire alla formazione di fessure e al degrado superficiale. Gli autori hanno voluto misurare questi effetti in modo controllato, imitando l’esposizione marina reale.

Accelerare un processo naturale lento

Per imitare anni di esposizione marina in laboratorio, i ricercatori hanno posto campioni di mortaio in una camera che li spruzzava con una nebbia salata ottenuta da una soluzione al 5% di sale, per poi essiccarli, ripetendo il ciclo fino a 35 volte. Dopo un numero selezionato di cicli hanno condizionato i campioni e misurato quanto facilmente il vapore acqueo poteva attraversarli in due condizioni diverse: un test in condizioni asciutte con aria molto più secca da un lato rispetto all’altro, e un test in condizioni umide con aria molto umida da un lato. Parallelamente hanno analizzato la struttura dei pori interni tramite intrusione di mercurio, che rivela dimensione e quantità dei pori, e microscopia elettronica a scansione, che mostra i cristalli di sale che crescono dentro e sulla superficie del mortaio.

Due comportamenti opposti in aria secca e umida

I risultati hanno mostrato una netta doppia personalità. In condizioni asciutte, il mortaio carico di sale lasciava passare meno vapore: la permeabilità al vapore diminuiva progressivamente all’aumentare dei cicli di spruzzo salino. La microscopia ha spiegato il motivo. I cristalli di sale si formavano principalmente nei pori di dimensione media vicino alla superficie, riducendo il volume totale dei pori in una fascia chiave fino a circa il 40%. In pratica questi cristalli agivano come piccoli tappi, costringendo il vapore ad attraversare percorsi più tortuosi o a essere completamente bloccato. In condizioni umide, però, la situazione si capovolgeva. Quando l’aria circostante diventava sufficientemente umida, gli stessi cristalli assorbivano acqua e si trasformavano in sottili film di soluzione salina che mettevano in comunicazione i pori vicini. Questi percorsi liquidi agevolavano effettivamente il trasporto di umidità, così la permeabilità al vapore misurata aumentava in modo significativo con l’aumentare del contenuto di sale.

Una regola semplice per prevedere il flusso di umidità

Per trasformare queste osservazioni in uno strumento utile a progettisti e conservatori, il gruppo ha elaborato un modello matematico che collega la facilità con cui il vapore si muove nel mortaio a due ingredienti principali: la quantità di sale accumulata e l’umidità dell’aria. Poiché il materiale si comporta in modo diverso al di sotto e al di sopra dell’umidità alla quale il sale inizia a dissolversi, il modello impiega due equazioni separate, una per lo stato a cristalli e una per lo stato di soluzione salina. Con le sole proprietà di base di un materiale pulito e una stima del contenuto di sale, il modello può adattare dati standard per prevedere come pareti reali contaminate da sali risponderanno a diverse condizioni climatiche, senza dover ripetere ogni volta l’intera batteria di misure complesse.

Cosa significa per il patrimonio costiero

Per il lettore non specialista, il messaggio chiave è che il sale nell’aria marina fa molto più che lasciare aloni bianchi sulle pareti. Rimodella la micro‑idraulica interna dei materiali da costruzione. Quando l’aria è secca, i cristalli accumulati ostruiscono i pori e rallentano il rilascio di umidità, il che può intrappolare l’umidità più in profondità nella parete. Quando l’aria è umida, quegli stessi cristalli possono liquefarsi e creare percorsi rapidi per il movimento dell’umidità. Questo studio offre un quadro più chiaro di questa danza nascosta e fornisce strumenti per prevedere il comportamento delle pareti storiche al cambiare del clima. Tali conoscenze possono aiutare i conservatori a progettare riparazioni migliori, scegliere materiali compatibili e pianificare strategie di ventilazione e isolamento che mantengano gli edifici costieri preziosi in piedi più a lungo e con meno sorprese costose.

Citazione: Li, B., Dai, X., He, S. et al. Evolution of moisture transport properties in cement mortar under marine salt spray environment. npj Herit. Sci. 14, 291 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02562-z

Parole chiave: edifici storici costieri, degrado da sali, mortoio cementizio, trasporto dell’umidità, spruzzo salino marino