Carbonatazione del cemento armato: una lesione longitudinale

Il cemento armato, soprattutto in Italia, ha avuto una grande diffusione dagli anni '50 in poi.

La cosiddetta pietra artificiale costituita da cemento, sabbia, inerti e ferri di armatura ha consentito di realizzare milioni di scheletri portanti, costituiti da travi, pilastri e solai che hanno modificato il nostro modo di abitare, dando vita ai grandi agglomerati urbani.

Per molti anni si è considerato il cemento armato come un prodotto indistruttibile da sottoporre a qualunque stress, in qualsiasi condizione ambientale e per qualunque periodo di tempo.

Ma non è così!

Il cemento armato è un ottimo componente, con caratteristiche meccaniche controllabili, con capacità di adeguamento alle necessità progettuali, poiché è colabile in casseri di vario materiale, ma è un materiale che ha bisogno di interventi manutentivi che man mano che passano gli anni hanno bisogno di maggiore frequenza.

Qual è il tallone d'Achille del cemento armato?

Principalmente la sua porosità.

La porosità consente all'aria e, più precisamente, all'anidride carbonica, prodotta in quantità ingente nei centri urbani dal traffico e dalla combustione nelle caldaie, di penetrare nel materiale, modificare il ph del calcestruzzo che, diminuendo, tende ad una maggiore acidità e fa diventare il calcestruzzo più aggressivo rispetto alle armature diminuendo la capacità di passivazione all'ossidazione delle armature stesse, le quali aumentando di volume determinano tensioni interne che creano con il tempo fessurazioni che realizzano ancora maggiore porosità, amplificando, quindi, il fenomeno (fig.1).

Fig.1 - Lesione Longitudinale della trave           Fig. 2 - Particolare

Man mano che il processo di carbonatazione va avanti, si presentano appunto fessurazioni negli elementi costruttivi funzionali con distacchi che possono divenire pericolosi per l'incolumità delle persone e delle cose (fig.2).

Da notare un’annotazione banale, ma forse utile per i non addetti ai lavori a cui questo blog anche si riferisce, che può indirizzare il tecnico verso un problema di carbonatazione, piuttosto che un problema prettamente statico.

In una trave, le sollecitazioni caratteristiche principali sono relative al taglio e alla flessione, con lesioni che sulla base della trave dovrebbero essere trasversali e non longitudinali, come appare invece nell'esempio della stessa fig.1 già menzionata.

Peraltro, nel caso in questione, la trave non era particolarmente caricata, ma era in corrispondenza della copertura dello stabile e questo conferma ancora di più la successiva diagnosi.

Nel caso in questione si evidenzia, inoltre, una scarsa qualità dell'impasto del calcestruzzo con un basso tenore di cemento, atteso il colore più tendente al giallo che al grigio (fig.3).

Fig. 3 - Impasto con ghiaia con basso tenore di cemento

Per ripristinare la trave si usano generalmente delle malte cementizie a ritiro controllato e tixotropiche, ossia che consentono alla stessa malta di ritornare solida dopo la cessazione di interventi di miscelazione in cui è liquida, quindi, molto utile per la logistica di cantiere poiché esistono sacchetti in genere da 10kg o 25kg da miscelare direttamente con acqua.

Le fasi dell'intervento di ripristino (fig.4) della parte ammalorata sono generalmente quattro:
1.    Rimozione della parte lesionata con pulizia e lavaggio
2.    Passivazione dei ferri di armatura con malte cementizie anticorrosive
3.    Ripristino con malta cementizia tixotropica a ritiro controllato
4.    Rifacimento intonaco e pittura

Negli ultimi anni sono entrati in commercio materiali che svolgono la fase 2, 3 e il rifacimento intonaco del punto 4 con un solo prodotto riducendo i tempi di posa e, quindi, i costi.

Foto 4 - Intervento di rispristino

Per concludere, il fenomeno della carbonatazione è uno dei principali fenomeni di degrado del cemento armato, a volte da valutare con attenzione e non meno importante della resistenza meccanica dell'impasto.

Oggi l'industria dei materiali mette a disposizione dei tecnici materiali di alta qualità e con semplici modalità di impiego. Il tecnico ha, quindi, un dovere di informazione anche rispetto alle nuove produzioni.

Buon lavoro.

Ing. Maurizio Massini
ingmas61@gmail.com

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