Strutture dei sistemi di protezione

Le esigenze principali da soddisfare da parte di un sistema di protezione sono già state trattate nei ca-pitoli 2 e 3. Riassumendo sottolineamo comunque ancora che il cemento armato è una struttura com-posita nella quale, a seconda del tipo degli influs-si, deve essere protetto sia il calcestruzzo che l’ar-matura:

– protezione del calcestruzzo contro influssi meccanici (ad es. abrasione), influssi chimici (ad es. acque solfatiche) influssi fisici (ad es. gelo).

– Protezione dell’armaturacontro la corrosio-ne (ad es. causata dal sale antigelo).

Una delle caratteristiche della costruzione in cal-cestruzzo è la protezione dell’armatura a seguito dell’ambiente alcalino del calcestruzzo. Questa condizione si verifica soltanto se, ad es., è presente una copertura sufficiente in cemento, se lo stesso è resistente anche agli influssi esistenti e se si è in presenza di un grado di alcalinità sufficiente. Sia per progetti nuovi che per le riparazioni del calce-struzzo devono essere strettamente osservate e rispettate rigorosamente le esigenze di qualità soprattutto in relazione ai criteri di durevolezza.Le indicazioni che seguono su nor-mative rappresentano sicuramente una base per il rispetto di questi importanti criteri; comunque nella prassi non sono sufficienti per la produ-zione di un calcestruzzo durevole.

Nel nostro paese, negli ultimi anni sono stati mol-tiplicati i lavori di ricerca sulla durevolezza del ce-mento armato.

In base ai controlli delle costruzioni, degli esperi-menti di laboratorio ed analisi teoriche, oltre che allo studio della bibliografia punto [4.2], sono sta-ti elaborasta-ti i suggerimensta-ti di come sia, da un lato, possibile raggiungere l’obiettivo di avere una struttura portante in cemento armato durevole, e dall’altro, di come valutare la condizione di una struttura portante esistente.

È stato accertato che la compattezza e lo spes-sore dello strato di copertura dell’armatura han-no un’importanza decisiva per la durevolezza. La compattezza viene determinata dalla porositàe dalle fessure esistenti. Oltre ad una corretta progettazione dei dettagli costruttivi,è so-prattutto la tecnologia altamente qualificata nel settore del calcestruzzo, che garantisce una compattezza sufficiente (tabella 4.1). Si può, tra l’altro, segnalare il mantenimento di un va-lore W/Z di 0.45 - 0.55nel calcestruzzo da co-struzione usuale ed un trattamento successivo dello stesso corrispondente alle esigenze.

– Copertura in cemento necessaria:

• norma SIA 162 (1989): cpv. 4 32 o, se presenti

• direttive del committente

– esigenze poste nei confronti dell’idoneità d’uso, rispettivamente della durevolezza ri-ferita all’impermeabilità, resistenza al ge-lo, al sale antigege-lo, agli influssi chimici (ad es. acque dannose per il cemento), all’abra-sione:

• norma SIA 162 (1989) e 162/1 (1989):

cpv. 5 1

Figura 4.1 Provvedimenti per influenzare la compat-tezza del calcestruzzo [4.2].

Compattezza

Anche se nella prassi si notano alcuni progressi, di regola, il trattamento supplementare è ancora insufficiente. Lo scopo principale dello stesso è di impedire l’essiccazione troppo veloce del calce-struzzo di copertura che produrrebbe la diminu-zione del gradiente termico a causa del calore d’idratazione dell’elemento costruttivo. Ciò pro-vocherebbe, tra l’altro, la formazione di incrinatu-re da ritiro e, a causa della caincrinatu-renza d’acqua, un’in-terruzione del processo di idratazione determi-nando la porosità dello strato di copertura.

Nella figura 4.2 è riportata, come indicatore della compattezza, la permeabilità ed il relativo conte-nuto della quota di capillarità in rapporto al grado d’idratazione ed al valore W/Z. È visibile l’aumen-to della permeabilità nel caso di un grado d’idra-tazione ridotto.

La figura 4.3 mostra chiaramente il forte aumen-to della diffusione di ossigeno, quando il tratta-mento supplementare ha una durata inferiore ai 7 giorni.

Nei punti [4.3] e [4.4] (bibliografia) vengono indi-cati i vantaggi del cosiddetto calcestruzzo ad alto rendimento. In futuro il concetto «calcestruzzo ad alto rendimento» dovrà essere ulteriormente pre-cisato. L’obiettivo consiste nel miglioramento del-le caratteristiche di resistenza e della durevodel-lezza attraverso una scelta idonea delle componenti usuali, l’utilizzo di additivi (ad es. per la liquefa-zione) e di materiali inerti (ad es. polvere di silice) con conseguente contenimento dei fattori W/Z al disotto dei valori 0.4. Sia le ricerche che l’applica-zione pratica dimostrano, che l’utilizzo di questo calcestruzzo è idoneo ed opportuno per elementi costruttivi particolarmente sollecitati da aggres-sioni del gelo e dei sali antigelo nelle zone sog-gette a spruzzi d’acqua.

Figura 4.2. L’influsso del grado d’idratazione e del va-lore W/Z sulla permeabilità di un blocchet-to di cemenblocchet-to [4.2].

Figura 4.3. Influsso sulla porosità della durata del trat-tamento supplementare [4.2 [4.5].

durata del trattamento supplementare [giorni]

permeabilità all’acqua [•10 -10 ms]

grado di idratazione a [%]

quota parte di pori capillari in [vol.–%]

coefficiente di diffusione [m²/s]

65% u.rel.a.

W/Z = 0.6 PZ 45 F

Costruzioni in calcestruzzo

In [4.4] sono raggruppati i risultati dei controlli ef-fettuati su 82 ponti in calcestruzzo fresco nel Tici-no. È stato dimostrato che anche un fattore W/Z basso può dare un calcestruzzo lavorabile. Si de-ve comunque considerare con molta cautela l’eventuale adozione generalizzata di valori W/Z ancora più bassi, anche se esiste la possibilità, con valori di 0.35 o inferiori, di migliorare alcune caratteristiche specifiche. Ciò determinerebbe comunque anche importanti svantaggi come ad es. una pessima possibilità di lavorazione (tra l’al-tro con la formazione di cavità di ghiaia), un aumento del pericolo di formazione di fessure, condizioni di fragilità e per finire, maggiori costi.

Queste osservazioni sulla tematica del calcestruz-zo durevole dimostrano che il tipo di

costru-zione in cemento armato dispone di una buo-na capacità di autoprotezione del materiale medesimo.Nella costruzione di nuove opere è as-solutamente necessario osservare in modo otti-male le condizioni quadro sia nella fase di proget-tazione che in quella dell’esecuzione. Un sistema di protezione supplementare sarà quindi ne-cessario soltanto in casi particolari.

Per contro, nelle costruzioni in calcestruzzo esistentici si trova spesso confrontati con stra-ti di copertura in calcestruzzo qualitastra-tiva- qualitativa-mente insufficienti. Ciò provocherà, presto o tardi, a seconda dell’influsso e dell’esposizione dell’elemento costruttivo, l’insorgere di danni al calcestruzzo od all’armatura (figura 4.4.)

Figura 4.4. Danneggiamento del tondino per cemento armato causato dalla corrosione, due immagini che dimo-strano il danno [4.7].

Nella tabella 4.2 è rappresentata un’articolazione dei sistemi di autoprotezione del materiale da costru-zione, delle protezioni supplementari e delle procedure.

Tabella 4.2 Articolazione dei sistemi di protezione per le riparazioni; i sistemi di protezione supplementari vengono utilizzati anche nelle nuove costruzioni. A seconda del caso i sistemi di protezione devono essere com-pletati con iniezioni delle fessure.

Categorie di sistemi di protezione

Calcestruzzo e malta – calcestruzzo – malta

– calcestruzzo a proiezione

Protezione delle superfici:

– impregnazione idrofobizzante – sigillatura

– rivestimenti

– coperture (ad es. lastre in ceramica) – ecc.

Impermeabilizzazione:

– teli d’impermeabilizzazione – materiale sintetico liquido – impermeabilizzazione a mastice – impermeabilizzazione combinata

con cemento – ecc.

Procedimenti elettro-chimici

– protezione catodica contro la corrosione – (estrazione di cloruro)

– (rialcalinizzazione) Sistemi di

autoprotezione del materiale da costruzione

Sistemi di protezione e procedure supplementari

Costruzioni in calcestruzzo

4.3 Meccanismi di