Calç aèria: calcinació, hidratació i maduració

La construcció històrica ha estat feta amb els lligants disponibles en funció de l’època, del lloc, de la tradició cultural, de les necessitats constructives, etc. Amb aquestes premisses, al llarg de la història s’ha usat terra (sola –tapial- o combinada amb pedres com a junta i reblert), guix i calç aèria, a més de construccions en sec (sense morter ni altre lligant). En aquest post volem parlar de la calç aèria, usada per a la producció de morters i formigons, ocasionalment feta hidràulica amb addició de sorra puzzolànica (pedres volcàniques o  ceràmica triturada). No us avorrirem amb el cicle de la calç, sinó que volem fer un petit incís en explicar que implica la qualitat de la calç, sigui pel seu ús en construcció, sigui per restauració.

Calcinació

La fabricació de la calç implica la calcinació de pedres calcàries, formades carbonat de calci superior en més del 95%. Aquesta operació es fa en forns que permeten assolir temperatures per sobre de la calcinació del carbonat de calci, que es produeix a partir de 850ºC, depenent de la pressió parcial de CO₂. Aquest procés ha tingut lloc tradicionalment en forns específics per a coure calç, consistents (amb diverses variants) en una estructura pseudocilíndrica oberta per la part superior i amb una portella a la inferior per on es feia el foc. Sobre la cambra de foc es forma una volta de fragments de calcàries de mides decimètriques, sobre la qual es van disposant els següents nivells de pedres a coure fins arribar a omplir tota l’estructura del forn. A continuació s’encén el foc, que es manté viu i amb flama durant un període que depèn del forn, però que arriba a superar les 24 hores i fins i tot arriba a 48 h, al final de les quals es deixa refredar i i després, es van treien les pedres (que han adquirit un aspecte blanc i pulverulent). Normalment, les de la part superior no s’han calcinat del tot, de forma que es rebutgen i es tornen a coure, i només a partir del nivell on tota la secció de les pedres s’ha calcinat, s’aprofiten per a la producció de calç.

Existeixen variants de forns de calcinació, casi sempre amb geometria pseudocilíndrica, una relativament freqüent és l’alternança de nivells de pedres de calcària i combustible (llenya o carbó), aleshores la combustió, feta des de la cambra de foc ubicada a la part inferior, té lloc lentament al anar cremant els diferent nivells de combustible.

La raó de tant llarg procés de cuita, en el que s’assoleixen temperatures superiors a les necessàries, rau en la mida de les pedres que es disposen el forn: en ser grosses (més de 10 0 15 cm), la calcinació comença per la superfície i va progressant poc a poc fins al interior. De forma que la transformació completa de la pedra necessita, o una temperatura molt elevada, o un temps molt llarg: ambdues coses es tracten d’aconseguir en la cuita de calç. Altrament, caldria disposar de pedres de molt petita mida, amb l’esforç suplementari de trituració que això implicaria. Al final, el procés tracta d’arribar a un equilibri d’esforç humà entre la fragmentació de la roca, la cocció pròpiament dita i la maniobrabilitat dels fragments de calç obtinguts: no en va aquests s’ha de transportar des del forn a les piscines.

Hidratació

La calç així obtinguda és òxid de calci (CaO), calç viva, i per ser emprada en construcció ha de ser apagada, és a dir, barrejada amb excés d’aigua per a formar hidròxid de calci (Ca(OH)₂). Modernament, en la producció industrialitzada, aquest procés té lloc per aspersió amb l’aigua necessària per a hidratar la calç prèviament molturada a pols, de forma que no n’hi ha en excés i la calç ja hidratada es recull i s’embassa en forma de pols. Tradicionalment, els fragments de calç viva s’abocaven a una piscina on es produïa violentament la hidratació (la reacció és fortament exotèrmica): això dóna lloc a la fragmentació de la pedra de calç viva fins a reduir-se a pols, que va al fons de la piscina, on s’inicia el procés de maduració, que amb prou temps donarà lloc a una calç d’excel·lent qualitat. 

Maduració

Aquest procés consisteix en deixar la calç en immersió en aigua durant un temps relativament llarg, al menys alguns mesos, per be que amb algun any la qualitat assolida resulta excepcional. De fet, la hidratació ha tingut lloc en els primers moments de contactar amb l’aigua perquè és un procés molt ràpid (fins i tot virulent), per tant, la maduració no consisteix en completar la hidratació, sinó en l’evolució de la mida dels cristallets d’hidròxid formats.

Poc després de la hidratació els fragments de calç viva de diversos centímetres es redueixen a pols, la qual està formada per cristalls de Ca(OH)₂ de forma prismàtica, de mides micromètriques (típicament del ordre de 3-4 micres), que formen aglomerats de fins a 30 o 50 micres. Durant el procés de maduració, a causa de la polaritat de la molècula d’aigua, els agregats es van desfent i els cristalls individuals es fragmenten i passen de tenir algunes micres de diàmetre a mides del ordre d’una micra i fins i tot més petits. Això té lloc perquè la molècula d’aigua és polar: les càrregues elèctriques no estan uniformement repartides en la molècula H₂O, sinó que els dos hidrògens estan situats a un costat, que adopta certa càrrega positiva, mentre que l’altre, per contraposició, esdevé negatiu. Com que l’estructura dels cristalls de calç es manté per un enllaç de pont d’hidrogen, la polaritat del aigua el pot arribar a trencar, fragmentant el cristall en altres cristallets de menor mida. Els cristalls prismàtics es trenquen preferentment de forma paral·lela a l’eix del prisma, i els nous cristalls adopten una morfologia de plaquetes. 

Aquest és el procés descrit com de maduració de la calç i on l’única cosa que passa és la fragmentació dels agregats de cristalls de Ca(OH)₂ en cristalls cada cop més petits. La calç, constituïda per cristalls d’hidròxid de calci, serà més i més bona en funció inversa a la moda d’aquests cristalls. I per aquesta raó, la calç resulta millor quan més temps ha romàs en immersió, sigui en una piscina, sigui en qualsevol altre contenidor. En definitiva, la qualitat d’una calç depèn, només, de la mida (el més petita possible) dels cristallets d’hidròxid de calci que la formen.

Qualitat de la calç 

La treballabilitat de la calç (la qualitat, en definitiva) depèn exclusivament de la mida dels cristallets, de tal manera que quan més petits siguin aquests, millor plasticitat s’assolirà al barrejar-la amb aigua i per tant, millor es treballarà i millor s’aplicarà el morter que es prepari. Òbviament, la puresa de la calcària calcinada també té el seu paper en la qualitat de la calç.

Una barreja de partícules amb aigua és més o menys plàstica depenent de la mida d’aquestes i de la seva capacitat d’adsorció d’aigua: en el cas de la calç, si els cristallets són molt petits (del ordre de la micra o inferior), en mullar-se es forma al seu voltant una capa de molècules d’aigua (cal recordar que estan elèctricament polaritzades i per tant, són capaces d’adherir-se, mullant). Aquesta capa d’aigua permet el lliscament d’una partícula sobre l’altre, alhora que mantenir-les unides per la tensió superficial del aigua; i amb partícules prou petites, formar una barreja amb bones propietats plàstiques. Per entendre millor el fenomen, cal imaginar la mateixa situació amb grans de sorra: tot i que l’aigua els manté units (recordeu els castells de sorra fets a la platja), no formen una barreja plàstica perquè, tot i estar mullats, no llisquen un respecte l’altre a causa de la seva enorme mida respecte de la capa d’aigua que els recobreix. 

Per tant, una calç formada per cristallets de mides molt i molt petites barrejada amb aigua, formarà una massa plàstica que es treballarà a gust del operari i que permetrà adoptar la forma que es desitgi, adaptant-se a formar una capa uniforme, al espai entre elements de construcció, etc. És a dir, es disposarà d’una massa unida i plàstica. En definitiva s’haurà produït una bona calç, susceptible de ser usada per a totes les necessitats i condicions de l’obra, sempre i quan es barregi adequadament amb l’àrid que correspongui i si s’escau, amb els additius que corregeixin i millorin algunes de les seves propietats. D’això en parlarem un altre dia...

Un aclariment...

La calç així preparada és aèria perquè per endurir necessita reaccionar amb un dels components de l’aire (CO₂). Al mercat existeixen calç hidràuliques (que endureixen per reacció amb aigua), que es preparen i formulen d’un altre manera. NO SÓN SINÒNIMS!. La calç hidràulica (inventada al segle XVIII) és un compost químic diferent de la calç (aèria), malgrat compartir el nom de calç, seguit d’un adjectiu.