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Sintesi tratta dalla rivista “Industrie manufatti cementizi” n. 2 - 2008

Durabilità e degrado del calcestruzzo

Per durabilità, o durevolezza, si intende la capacità da parte di opere e manufatti di mantenere nel tempo, entro limiti accettabili per le esigenze di esercizio, i valori delle caratteristiche funzionali. Al contrario, la degradazione è la manifestazione, con intensità e velocità variabili, di fenomeni di alterazione tali da ridurre i valori delle caratteristiche di funzionalità. Il degrado può avvenire sotto l’azione di sostanze presenti nell’ambiente di esercizio o all’interno del calcestruzzo, oppure a causa di azioni fisiche o meccaniche legate alla pratica di lavorazione o esercitate dall’ambiente.
Le più frequenti casistiche degenerative dipendono dalla porosità e permeabilità del conglomerato, fattori che consentono agli agenti aggressivi (atmosferici o di altra natura) di raggiungere i tessuti interni del calcestruzzo.
La UNI 8981 individua, fra le azioni esterne, gli agenti chimici naturali, gli agenti chimici degli ambienti industriali, le cause fisiche, meccaniche ed elettrochimiche. Fra le azioni intrinseche rientrano, invece, i componenti inadeguati, errori di proporzionamento della miscela e nelle modalità esecutive.
Allo stato fresco, il calcestruzzo ha pH pari a circa 13,5: in questa condizione fortemente alcalina dell’interfaccia ferro-calcestruzzo, i ferri d’armatura sono passivamente protetti, per cui i fenomeni corrosivi non possono, in pratica, avvenire.
L’idrossido di calcio, un composto solubile in acqua acidula, può reagire con l’anidride carbonica atmosferica (carbonatazione), portando alla formazione di acqua e carbonato di calcio; quest’ultimo, caratterizzato da un pH inferiore a 10, non è in grado di proteggere l’armatura dai processi corrosivi: il ferro, quindi, si ossida, in ambiente umido ed in presenza di ossigeno, originando voluminosi ossidi di ferro idrati che generano nel calcestruzzo tensioni in grado di prevalere sulla sua resistenza a trazione.
Ne derivano fessurazioni e con il passare del tempo, con la disponibilità di ossigeno e acqua, si verifica il distacco di strati di calcestruzzo (spalling).
Un fenomeno analogo, di perdita della protezione dell’interfaccia ferro-calcestruzzo, è indotto dalla presenza di cloruri, elementi estremamente solubili, che possono penetrare con facilità nel calcestruzzo. L’ossidazione si manifesta in piccole zone del ferro (pitting), ovvero dove è maggiore la concentrazione di cloruri. Queste sostanze, presenti nel conglomerato o penetrate nello stesso (per l’impiego di sali antigelo nella viabilità o perché esposto in ambiente marino) dissolvono il film alcalino all’interfaccia ferro-calcestruzzo e abbassano il pH consentendo l’innesco della corrosione.
I solfati, presenti in acque e terreni, possono reagire con la pasta di cemento originando fenomeni espansivi e fessurativi incontrollabili che si manifestano dopo periodi di tempo variabili. Il rimedio preventivo più semplice è rappresentato dall’impiego di cementi resistenti ai solfati e dall’adozione di un rapporto acqua/cemento il più ridotto possibile.
Nel caso di attacco di acidi, sostanze cui il calcestruzzo non resiste, bisogna ricorrere alla protezione delle superfici con rivestimenti specifici.
In alcuni casi, la presenza di particolari minerali amorfi negli aggregati può comportare reazioni degli stessi con gli alcali contenuti nel cemento: ne derivano fenomeni espansivi localizzati, che possono dar luogo a gravi compromissioni strutturali. Una particolare manifestazione della reattività fra alcali ed aggregati è rappresentata dal fenomeno del “pop out”, riscontrabile prevalentemente sulle superfici delle pavimentazioni industriali: la presenza di elementi reattivi provoca il distacco di una piccola porzione di area circolare.
Altro problema sono i cicli di gelo e disgelo dell’acqua che penetra nella porosità del calcestruzzo. Le pressioni, che si generano sulle pareti dei pori e che si ripetono ciclicamente, possono portare alla disgregazione del conglomerato. Per contrastare questo inconveniente, si ricorre all’impiego di additivi aeranti in grado di fornire celle di compensazione (microbolle d’aria) alle tensioni di congelamento, adottando ridotti rapporti di acqua/cemento.
La formazione di microbolle all’interno del calcestruzzo è influenzata anche dalle caratteristiche dei componenti del calcestruzzo e dalle condizioni ambientali. È consigliabile, quindi, tenere sotto controllo l’efficace funzionamento dell’additivo utilizzato, specie con temperature elevate.

Si consiglia di consultare l’articolo “Calcestruzzo in pratica: durabilità” di Gianni Bebi pubblicato a pag. 50 sulla rivista “Industrie manufatti cementizi” n. 2 - 2008 per una lettura maggiormente esaustiva.

 

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