Cosa corrode il calcestruzzo? Le principali cause di degrado

Il calcestruzzo è usato in molti progetti di costruzioni, per le sue caratteristiche di forza meccanica e impermeabilità. Nonostante ciò, è comunque un materiale soggetto a diverse forme di degrado con conseguenze che possono essere estremamente dannose. Scopriamo quindi quali sono le cause che ne compromettono la durabilità e la funzionalità e come prevenirle.

Per esplorare le principali cause di degrado del calcestruzzo, occorre concentrarsi non solo sulla carbonatazione – uno dei fenomeni più comuni e dannosi – ma anche sull’importanza della qualità dei materiali e sull’analisi preliminare delle condizioni ambientali.

Capire queste dinamiche è cruciale per prevenire danni strutturali o per adottare interventi di ripristino efficaci, garantendo la sicurezza delle costruzioni nel tempo. 

Quali sono le cause del degrado del calcestruzzo?

Il degrado del calcestruzzo è un fenomeno che richiede un’approfondita comprensione delle diverse cause e dei loro effetti. In particolare, è necessario soffermarsi sulla combinazione di fattori fisici, chimici e meccanici.

Fattori fisici

Tra i principali fattori fisici che possono rovinare la struttura del materiale troviamo:

• Inquinamento atmosferico: la presenza di agenti inquinanti nell’aria, come ossidi di azoto e di zolfo, può accelerare il deterioramento.

• Piogge acide: le precipitazioni acide reagiscono con i componenti del calcestruzzo, portando a una riduzione della sua alcalinità.

• Cicli di gelo e disgelo: l’alternanza di congelamento e scongelamento provoca la formazione di micro-fessure, facilitando l’ingresso di agenti dannosi.

Fattori chimici

Le cause chimiche del degrado del calcestruzzo comprendono:

• Carbonatazione: questo processo trasforma l’idrossido di calcio in carbonato di calcio, riducendo l’alcalinità del calcestruzzo e lasciando le armature metalliche vulnerabili alla corrosione.

• Aggressione dei cloruri: i cloruri penetrano nel calcestruzzo, distruggendo il film protettivo sulle armature metalliche e causando ossidazione e deterioramento.

Fattori meccanici

I fattori meccanici includono:

• Urti e impatti: gli shock meccanici possono causare fessurazioni e danni strutturali.

• Incendi: il calore elevato può ridurre la resistenza del calcestruzzo, alterandone le proprietà fisiche e chimiche.

• Carichi e sollecitazioni continue: l’esposizione a carichi elevati e sollecitazioni ripetute può portare alla fatica del materiale e alla formazione di crepe.

Un’adeguata manutenzione e l’uso di materiali di qualità possono contribuire a mitigare questi problemi, garantendo la longevità delle strutture.

Cos’è la carbonatazione del calcestruzzo?

La carbonatazione è un processo chimico che si verifica quando l’anidride carbonica (CO₂) presente nell’aria penetra nel calcestruzzo.

Questo fenomeno avviene principalmente attraverso le porosità del materiale e porta alla trasformazione dell’idrossido di calcio [Ca(OH)₂], presente nel cemento idratato, in carbonato di calcio (CaCO₃).

Tale reazione chimica riduce l’alcalinità del calcestruzzo e compromette la protezione delle armature metalliche.

Meccanismo della carbonatazione

• Penetrazione della CO₂: l’anidride carbonica si diffonde attraverso i pori del calcestruzzo, dissolvendosi nell’acqua presente nei pori stessi.

• Reazione con Ca(OH)₂: la CO₂ reagisce con l’idrossido di calcio per formare carbonato di calcio e acqua:
  CO2+Ca(OH)2→CaCO3+H2OCO2​+Ca(OH)2​→CaCO3​+H2​O

• Riduzione dell’alcalinità: il pH del calcestruzzo si abbassa da un valore tipicamente superiore a 12,5 a valori inferiori a 9, permettendo così la corrosione delle armature in acciaio.

Carbonatazione: quali sono gli effetti di degrado sul calcestruzzo?

• Corrosione delle armature: la diminuzione del pH rimuove la protezione passivante dell’acciaio, portando alla formazione di ruggine che espande il volume e crea tensioni interne.

• Fessurazioni: la pressione interna causata dalla ruggine genera fessure nel calcestruzzo, facilitando ulteriori ingressi di agenti corrosivi.

• Espulsione del copriferro: le fessurazioni e la perdita di coesione del materiale possono portare all’espulsione del copriferro, esponendo ulteriormente le armature alla corrosione e compromettendo la resistenza strutturale.

Come si previene la carbonatazione?

Per mitigare la carbonatazione è fondamentale intervenire con tecniche capaci di contrastare i suoi effetti di degrado sul calcestruzzo. Ecco qualche esempio di buona pratica:

• Utilizzare calcestruzzi con bassa porosità: questo riduce la penetrazione della CO₂.

• Adottare coperture adeguate: uno strato di copertura più spesso protegge meglio le armature.

• Applicare rivestimenti protettivi: prodotti come vernici o rivestimenti impermeabilizzanti possono rallentare la penetrazione dell’anidride carbonica.

Al fine di individuare la modalità di intervento più efficace, serve preliminarmente la prova di carbonatazione: un test fondamentale per valutare la profondità e l’intensità della carbonatazione nel calcestruzzo.

Tale test è effettuato da tecnici specializzati con strumentazioni specifiche e, considerando il valore che ha in termini di prevenzione, ha un prezzo accessibile che raramente supera poche centinaia di euro.

Per capire a quanto ammontano le singole voci di spesa, il consiglio è quello di utilizzare le risorse gratuite online come la guida ai costi  di carbonatazione redatta dagli esperti di Edilnet.it

Che cos’è l’aggressione dei cloruri?

Analogamente alla carbonatazione, l’aggressione dei cloruri rappresenta una minaccia per le armature metalliche del calcestruzzo. I cloruri, frequentemente presenti in aree costiere o in contatto con acque marine e sali disgelanti, penetrano facilmente nel calcestruzzo attraverso la sua porosità.

Una volta all’interno, i cloruri reagiscono con l’acciaio delle armature, distruggendo il film protettivo di ossido che impedisce la corrosione. Il processo è ulteriormente accelerato dalla presenza di umidità, che facilita la migrazione degli ioni cloruro verso le armature.

Quando i cloruri raggiungono le armature, provocano l’ossidazione dell’acciaio, portando alla formazione di ruggine. La ruggine, essendo volumetricamente più espansiva dell’acciaio originale, genera tensioni interne nel calcestruzzo che causano la formazione di crepe, attraverso le quali possono penetrare ulteriori agenti aggressivi.

Con il progredire della corrosione, le armature metalliche perdono la loro capacità portante, compromettendo la stabilità e l’integrità strutturale dell’intera costruzione.

Per prevenire l’aggressione dei cloruri, è essenziale utilizzare calcestruzzi a bassa permeabilità, adottare adeguati spessori di copriferro e applicare trattamenti superficiali che limitino la penetrazione di cloruri.

Inoltre, il monitoraggio periodico e l’adozione di tecniche di protezione catodica possono contribuire a preservare l’integrità delle armature metalliche nel tempo.

Altri fattori di degrado del calcestruzzo e conclusioni

Oltre ai fattori chimici e fisici sopra descritti, ci sono altre condizioni che favoriscono il degrado del calcestruzzo, quali ad esempio:

• Scarsa qualità dei materiali ed errori nella posa in opera: un’errata proporzione della miscela di calcestruzzo può compromettere la durabilità, mentre l’utilizzo di aggregati di bassa qualità può causare una struttura meno resistente e più vulnerabile agli agenti esterni.

• Esposizione a condizioni climatiche estreme: cicli di gelo e disgelo, può provocare un deterioramento accelerato, soprattutto se il calcestruzzo non è adeguatamente protetto o se presenta una porosità elevata. L’acqua che penetra nelle micro-fessure si espande quando gelata, causando ulteriori danni interni e aumentando la porosità del materiale.

• Attacco biologico: microrganismi e funghi possono colonizzare superfici umide, producendo acidi che aggrediscono la matrice cementizia.

La combinazione di questi fattori può accelerare il degrado, rendendo essenziale un’accurata selezione dei materiali, una corretta posa in opera e una manutenzione regolare per garantire la longevità delle strutture in calcestruzzo.

Il corretto processo che inizia con la progettazione e passa per attività di valutazione delle strutture, necessita della perizia e delle competenze di professionisti del settore.

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