LIVELLO DI UMIDITÀ DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE

Il controllo del livello di umidità dei materiali da costruzione è una pietra angolare nel garantire la durabilità e la funzionalità di qualsiasi struttura. L’umidità che penetra nelle strutture può modificare notevolmente le proprietà fisico-meccaniche dei materiali, avviare processi di degrado e creare condizioni favorevoli allo sviluppo di attacchi biologici. Per il legno, ad esempio, l’intervallo ottimale di umidità è dell’8-12%; il superamento di questa soglia porta a un cambiamento della geometria degli elementi, a una riduzione della resistenza e, al 20% e oltre, allo sviluppo attivo di funghi e muffe. Le strutture in calcestruzzo, a loro volta, richiedono il raggiungimento dell’umidità progettuale prima dell’applicazione dei rivestimenti finali, altrimenti si rischiano distacchi, fessurazioni e altri difetti.

Le caratteristiche termotecniche degli involucri edilizi dipendono direttamente dall’umidità. L’acqua ha un’elevata conducibilità termica (circa 0,58 W/(m·K)), che supera notevolmente la conducibilità termica della maggior parte degli isolanti (ad esempio, la lana minerale ~0,035-0,045 W/(m·K)). Anche un lieve aumento dell’umidità dell’isolante può portare a una significativa riduzione della sua efficienza, aumentando le perdite di calore complessive dell’edificio e, di conseguenza, i costi di esercizio per riscaldamento e condizionamento. La DBN В.2.6-31:2021 “Isolamento termico degli edifici” disciplina chiaramente i requisiti per le caratteristiche termotecniche delle strutture e richiede indirettamente il controllo dell’umidità per raggiungere i valori progettuali di resistenza termica R.

Inoltre, l’umidità è un fattore chiave che influisce sulla qualità dell’aria interna (IAQ – Indoor Air Quality). L’umidità eccessiva favorisce la proliferazione di microrganismi, il rilascio di composti organici volatili (COV) da alcuni materiali e il peggioramento delle condizioni igienico-sanitarie. Ciò può causare reazioni allergiche, malattie respiratorie e un peggioramento generale del benessere degli abitanti. Pertanto, una corretta gestione dell’umidità in tutte le fasi del ciclo di vita dell’edificio, dalla progettazione di una fondazione affidabile all’esercizio, è di fondamentale importanza per creare un ambiente sano e duraturo.

L’igroscopicità è la capacità di un materiale di assorbire e cedere umidità dall’ambiente circostante. Questa proprietà è estremamente importante nella scelta e nell’applicazione dei materiali da costruzione. A seconda della struttura chimica e della porosità, i materiali mostrano diversi livelli di igroscopicità.

Il legno è un classico materiale igroscopico. Ha una struttura cellulare in grado di adsorbire l’umidità dall’aria e di assorbirla per capillarità. La variazione dell’umidità del legno provoca il suo rigonfiamento o ritiro, il che può causare significative deformazioni e fessurazioni se non se ne tiene conto in fase di progettazione e montaggio. Ad esempio, il legno lamellare, grazie alla sua struttura multistrato e alla lavorazione speciale, ha un’igroscopicità inferiore e una migliore stabilità rispetto al legno massiccio.

Anche il calcestruzzo e le malte cementizie sono igroscopici. Assorbono l’umidità attraverso la struttura porosa, il che può influire sulla loro resistenza e durabilità, specialmente in condizioni di cicli di gelo-disgelo. È importante controllare l’umidità del calcestruzzo prima della posa dei rivestimenti del pavimento, poiché l’umidità residua può causare il distacco del massetto o la deformazione dello strato finale. Ad esempio, per la posa del parquet, l’umidità della base in calcestruzzo non deve superare il 2-3%.

Gli isolanti mostrano un grado diverso di igroscopicità. La lana minerale (di roccia o di vetro) è un materiale fibroso ed è relativamente igroscopica. In caso di significativo inumidimento, la sua conducibilità termica aumenta bruscamente e le proprietà fisico-meccaniche peggiorano, il che può portare all’assestamento dell’isolante e alla formazione di ponti termici. Per questo è fondamentale garantirne una protezione affidabile dall’umidità mediante pellicole di barriera al vapore e impermeabilizzazione. Il polistirene estruso (XPS), al contrario, ha una struttura a celle chiuse, che lo rende praticamente non igroscopico, per cui conserva efficacemente le sue proprietà di isolamento termico anche in condizioni umide, ad esempio nelle strutture di fondazione o nelle coperture invertite. Anche il vetro cellulare è un materiale non igroscopico, ideale per condizioni ad elevata umidità. La scelta corretta dell’isolante, tenendo conto delle sue proprietà igroscopiche, è fondamentale per garantire l’efficienza energetica a lungo termine dell’edificio.

Uno degli aspetti più dannosi dell’umidità elevata nei materiali da costruzione è il suo impatto diretto sulle caratteristiche termotecniche degli involucri edilizi, specialmente sull’efficienza degli isolanti. Come già accennato, l’acqua ha un coefficiente di conducibilità termica molto più elevato (λ ≈ 0,58 W/(m·K)) rispetto all’aria (λ ≈ 0,026 W/(m·K)) e ai materiali termoisolanti asciutti (λ ≈ 0,035-0,05 W/(m·K)). Quando l’umidità penetra nei pori e nelle fibre dell’isolante, sostituisce l’aria, che è il principale mezzo isolante, e quindi aumenta bruscamente la conducibilità termica complessiva del materiale.

Per la maggior parte degli isolanti porosi e fibrosi (lana minerale, isolante in cellulosa, polistirene con struttura porosa aperta), un aumento dell’umidità dell’1% può portare a un aumento del coefficiente di conducibilità termica del 5-10%. Ciò significa che l’isolante, calcolato per una determinata resistenza termica (valore R o fattore U), in stato umido non potrà garantire i valori progettuali. Ad esempio, se la lana minerale con λ = 0,040 W/(m·K) si inumidisce del 5% in volume, la sua conducibilità termica effettiva può salire a 0,050-0,060 W/(m·K), il che porterebbe a un aumento delle perdite di calore della parete del 25-50%.

Le norme ucraine, in particolare la DBN В.2.6-31:2021 “Isolamento termico degli edifici”, stabiliscono requisiti rigorosi per la resistenza termica degli involucri edilizi. Per raggiungere questi valori è fondamentale utilizzare isolanti che siano efficaci per tutta la durata di esercizio. Ciò richiede non solo la scelta di materiali con bassa conducibilità termica di calcolo, ma anche la garanzia della loro protezione dall’inumidimento. La DBN prevede di tenere conto delle condizioni di esercizio (regime termo-igrometrico) nella determinazione dei valori di calcolo della conducibilità termica, che di norma sono del 10-20% superiori rispetto ai valori del materiale asciutto. Per alcuni materiali, come il polistirene espanso (EPS) o il polistirene estruso (XPS) con struttura porosa chiusa, questo effetto è meno marcato, ma non può comunque essere completamente ignorato nel lungo periodo. Pertanto, un’adeguata protezione dell’isolante dall’umidità è parte integrante della garanzia di conformità dell’edificio agli standard di efficienza energetica e durabilità.

Il coefficiente Sd (spessore equivalente di diffusione dell’aria) è un indicatore chiave della permeabilità al vapore dei materiali da costruzione, specialmente delle membrane e delle pellicole utilizzate negli involucri edilizi. Determina quanto un materiale ostacola la diffusione del vapore acqueo. Più alto è il valore di Sd, meno permeabile al vapore è il materiale, cioè oppone una maggiore resistenza al passaggio del vapore. Ciò è di fondamentale importanza per la corretta formazione dei ‘pacchetti’ di parete e di copertura.

Secondo i principi della fisica delle costruzioni, la struttura deve ‘respirare’ verso l’esterno, cioè la sua permeabilità al vapore deve aumentare dal lato caldo a quello freddo. Ciò permette all’umidità che comunque è penetrata nello spessore della parete di uscire liberamente verso l’esterno, prevenendone l’accumulo e la condensazione. Pertanto, sul lato interno (zona calda) si applicano pellicole di barriera al vapore con Sd elevato (Sd ≥ 50 m), che minimizzano la penetrazione del vapore dall’ambiente nella struttura. I valori tipici per le pellicole di barriera al vapore possono raggiungere Sd 100-2000 m e oltre, a seconda del tipo e della destinazione.

All’esterno (zona fredda) si utilizzano membrane traspiranti e superdiffusive con Sd basso (Sd < 0,3 m), che lasciano passare liberamente il vapore dalla struttura verso l’esterno, garantendo al contempo la protezione dell’isolante dall’umidità esterna (pioggia, neve) e dal vento. Ad esempio, le membrane superdiffusive standard hanno un Sd nell’intervallo di 0,02-0,05 m. È importante che questi strati siano posati come un tappeto continuo, con sovrapposizione e sigillatura dei giunti, per evitare il trasferimento convettivo di umidità tramite l’aria.

Una strategia di barriera al vapore correttamente progettata, tenendo conto del coefficiente Sd, permette di: 1) Prevenire l’accumulo di umidità nell’isolante e negli altri strati della struttura. 2) Preservare le proprietà termotecniche dei materiali. 3) Evitare lo sviluppo di muffa e funghi. 4) Garantire la durabilità dell’intero edificio. Materiali scelti in modo errato o violazioni della tecnologia di montaggio degli strati di barriera al vapore possono portare a un rapido inumidimento della struttura, a una riduzione della sua funzionalità e a significative perdite finanziarie per la riparazione. Meritano particolare attenzione i dettagli dei raccordi e della sigillatura, dove gli errori possono essere critici.

Una protezione efficace dell’edificio dall’umidità si ottiene non solo con la scelta corretta dei materiali, ma anche con una progettazione ed esecuzione impeccabile dei nodi critici. È proprio nelle zone di raccordo e giunzione che più spesso si verificano problemi di penetrazione dell’umidità e formazione di condensa. Esaminiamo in dettaglio i principali nodi critici.

Nodo “parete-tetto”:

Questo nodo è uno dei più vulnerabili. Qui convergono diversi materiali (pareti, isolante delle pareti, sistema delle capriate, pacchetto di copertura), ciascuno con proprie caratteristiche termo-igrometriche. Il compito chiave è garantire la continuità del contorno di barriera al vapore sul lato interno e del contorno idro-traspirante sul lato esterno. La pellicola di barriera al vapore della parete deve raccordarsi ermeticamente alla barriera al vapore della copertura, nonché agli elementi del sistema delle capriate mediante nastri e sigillanti speciali. È necessario evitare cedimenti e fessure. All’esterno, la membrana superdiffusiva deve essere posata con sovrapposizione sulla parete (se si tratta di una facciata ventilata) o collegata ermeticamente ad altri elementi del contorno esterno. Anche l’intercapedine di ventilazione sotto la copertura è fondamentale per l’evacuazione dell’umidità.

Nodo “parete-fondazione/zoccolo”:

Questo nodo è esposto all’umidità del terreno, alla risalita capillare e alle precipitazioni atmosferiche. L’impermeabilizzazione orizzontale, che interrompe la risalita capillare dalla fondazione alla parete, è obbligatoria. Deve essere posizionata 15-30 cm sopra il livello del terreno. L’impermeabilizzazione verticale dello zoccolo protegge dalla penetrazione laterale dell’umidità. È importante anche garantire il corretto raccordo dell’isolamento esterno della parete con lo zoccolo, escludendo ponti termici e condensa. Spesso per questa zona si utilizzano isolanti non igroscopici, come l’XPS, con protezione aggiuntiva dai danni meccanici.

Aperture per finestre e porte:

Sono punti di giunzione di diversi elementi costruttivi, che richiedono particolare attenzione alla sigillatura. Il montaggio delle finestre deve essere eseguito rispettando il principio “più ermetico all’interno che all’esterno”, cioè lo strato interno (nastro di barriera al vapore) deve essere più ermetico di quello esterno (nastro permeabile al vapore o guarnizione). Ciò previene la penetrazione dell’umidità dall’ambiente nel giunto di montaggio e ne favorisce l’evacuazione verso l’esterno. La violazione di questa tecnologia porta all’inumidimento della schiuma di montaggio, alla perdita delle sue proprietà termoisolanti e alla formazione di muffa. È necessario prevedere anche l’allontanamento dell’acqua dal lato esterno delle finestre mediante davanzali.

La progettazione di questi nodi richiede una comprensione approfondita della fisica delle costruzioni, del trasferimento di calore e umidità, nonché l’uso di materiali di qualità e una dettagliata progettazione esecutiva. Solo un approccio integrato può garantire una protezione durevole e affidabile dell’edificio dall’umidità. Rivolgersi ad architetti esperti e ingegneri è garanzia della correttezza delle soluzioni progettuali.

La determinazione precisa del livello di umidità dei materiali da costruzione in tutte le fasi della costruzione è assolutamente necessaria per garantire la qualità e la conformità ai requisiti normativi. Esistono diversi metodi di misurazione, ognuno con i propri vantaggi e limiti.

Metodo ponderale-essiccativo (a carburo):

Questo metodo è uno dei più precisi, spesso utilizzato come riferimento. Si basa sulla determinazione della perdita di massa di un campione di materiale dopo la sua completa essiccazione in stufa a una determinata temperatura (di solito 105°C) fino a massa costante. La percentuale di umidità viene calcolata come rapporto tra la massa dell’acqua persa e la massa del materiale secco. Nonostante l’elevata precisione, questo metodo è distruttivo (richiede il prelievo di un campione) e richiede un tempo significativo (da alcune ore a un giorno).

Metodo dielettrico:

Questo metodo è non distruttivo e si basa sulla misurazione delle proprietà elettriche del materiale (permittività dielettrica o resistenza), che variano in base al contenuto di umidità. A tale scopo si utilizzano speciali igrometri elettronici. Permettono di ottenere rapidamente le letture, ma la loro precisione può dipendere dalla densità, dalla temperatura del materiale e dalla presenza di sali. Pertanto, per materiali diversi (legno, calcestruzzo, intonaco) è necessaria un’apposita calibrazione dello strumento. È il metodo ideale per il controllo rapido di grandi superfici.

Igrometri (superficiali e a sonda):

Utilizzati per misurare l’umidità relativa dell’aria nelle cavità delle strutture o per determinare l’umidità di equilibrio del materiale. Gli igrometri a sonda, inseriti in fori pretrapanati, permettono di misurare l’umidità a una determinata profondità, particolarmente utile per pareti spesse o massetti. Gli igrometri superficiali possono dare un’idea generale dell’umidità della superficie.

Le norme DBN, ad esempio la DBN В.2.6-216:2016 “Strutture di edifici e opere. Strutture in calcestruzzo e cemento armato”, contengono requisiti sull’umidità del calcestruzzo prima dell’applicazione dei rivestimenti. Per il legno esistono standard che regolano la percentuale di umidità in base alla sua destinazione (ad esempio, legname per lavori interni 8-12%, per lavori esterni 15-20%). Il controllo regolare dell’umidità mediante una combinazione di questi metodi permette di individuare tempestivamente i problemi, correggere i processi tecnologici e garantire la conformità della qualità dei lavori edilizi.

Ignorare o sottovalutare il livello critico di umidità dei materiali da costruzione in qualsiasi fase della progettazione o della costruzione porta a una serie di conseguenze negative, che possono avere carattere sia a breve che a lungo termine, influendo sulla funzionalità, la durabilità e persino la sicurezza dell’edificio.

Conseguenze a breve termine:

• **Riduzione dell’adesione:** L’umidità eccessiva della base (ad esempio, calcestruzzo o intonaco) impedisce la corretta presa di pitture, stucchi, colle per rivestimenti del pavimento, causando distacco, rigonfiamento o fessurazione degli strati finali.
• **Deformazione dei materiali:** Gli elementi in legno possono rigonfiarsi, svergolarsi o fessurarsi, modificando la geometria delle strutture e causando scricchiolii o irregolarità.
• **Riduzione della resistenza:** Alcuni materiali, specialmente il legno, perdono la loro capacità portante in caso di significativo inumidimento, il che può costituire una minaccia per l’integrità strutturale.

Conseguenze a lungo termine:

• **Sviluppo di muffa e funghi:** L’umidità è il fattore principale per la crescita di microrganismi, che non solo distruggono i materiali da costruzione, ma costituiscono anche una seria minaccia per la salute degli abitanti (allergie, asma, malattie respiratorie).
• **Riduzione dell’efficienza energetica:** Come già accennato, gli isolanti inumiditi perdono la loro efficacia, il che porta a un aumento delle perdite di calore e a una crescita dei costi di riscaldamento e condizionamento.
• **Degrado delle strutture:** L’esposizione costante all’umidità favorisce la corrosione degli elementi metallici, i cicli di gelo-disgelo che distruggono i materiali porosi (calcestruzzo, mattoni) e accelerano il degrado del legno, riducendo la vita utile dell’edificio.
• **Conseguenze legali e finanziarie:** I problemi di umidità spesso diventano causa di azioni legali, richieste di riparazione in garanzia e significative spese impreviste.

Misure preventive:

Per prevenire questi problemi è necessario adottare misure preventive complesse: 1) Uso di materiali con adeguata igroscopicità per le specifiche condizioni di esercizio. 2) Progettazione accurata degli strati di barriera al vapore e impermeabilizzazione, tenendo conto del coefficiente Sd e dei regimi termo-igrometrici. 3) Esecuzione di qualità di tutti i lavori edilizi, rispetto della tecnologia di montaggio e sigillatura dei nodi. 4) Garanzia di un efficace sistema di ventilazione per l’evacuazione dell’umidità interna in eccesso. 5) Controllo regolare dell’umidità dei materiali in tutte le fasi della costruzione e dell’esercizio. Solo questo approccio garantirà la durabilità, la sicurezza e l’efficienza energetica del vostro edificio.

La conformità delle strutture edilizie alle norme dell’Ucraina è un presupposto obbligatorio per il loro esercizio sicuro e duraturo. Nel contesto del livello di umidità dei materiali, il documento normativo chiave è la DBN В.2.6-31:2021 “Isolamento termico degli edifici”, che definisce i requisiti per la protezione termica e la resistenza termica degli involucri edilizi. Sebbene questo standard non indichi direttamente la percentuale di umidità ammissibile per ogni materiale, richiede di tenere conto delle condizioni di esercizio (che includono l’umidità) nel calcolo dei parametri termotecnici.

Secondo la DBN, i valori di calcolo dei coefficienti di conducibilità termica dei materiali vengono assunti per le condizioni di esercizio ‘A’ o ‘B’, che tengono conto della diversa umidità relativa dell’aria e del contenuto di umidità nei materiali. Per la maggior parte delle regioni dell’Ucraina si applicano le condizioni ‘B’, che prevedono un’umidità più elevata e, di conseguenza, valori più alti di conducibilità termica di calcolo. Ciò significa che il progettista deve inserire nel calcolo coefficienti di conducibilità termica che già tengono conto di un certo inumidimento del materiale nelle condizioni reali. Ad esempio, per la lana minerale il coefficiente di conducibilità termica nelle condizioni ‘B’ può essere del 15-20% superiore rispetto allo stato asciutto.

Inoltre, esistono standard separati che regolano l’umidità di materiali o processi specifici. Ad esempio, per il legno, la DSTU B В.2.6-170:2011 “Strutture di edifici e opere. Prodotti in legno lamellare incollato” definisce l’umidità ammissibile del legno lamellare al livello dell’8-12% per garantirne la stabilità e la resistenza. Per i massetti in calcestruzzo prima della posa dei rivestimenti del pavimento, i produttori di materiali (colle, parquet) spesso fanno riferimento alle norme EN o ASTM, dove il contenuto di umidità ammissibile è del 2-3% (in peso) per i massetti cementizi o fino allo 0,5% per quelli anidritici, misurato con il metodo della prova al carburo o con igrometri elettronici opportunamente calibrati. I progetti di case modulari in stile hi-tech, che prevedono un montaggio rapido, richiedono un controllo particolarmente rigoroso dell’umidità nella fase di produzione dei moduli.

L’audit di conformità comprende la verifica della documentazione progettuale per la correttezza dei coefficienti di conducibilità termica applicati, la presenza e la correttezza della progettazione degli strati di barriera al vapore e impermeabilizzazione, nonché il controllo effettivo dell’umidità dei materiali in cantiere prima del montaggio e durante l’esecuzione dei lavori. Solo un approccio sistemico e il rigoroso rispetto di tutti i requisiti normativi garantiscono che l’edificio sia conforme alle caratteristiche dichiarate e duri a lungo senza problemi legati all’umidità.