Affrontiamo oggi il tema del degrado del calcestruzzo. Attraverso un’analisi del significato del fenomeno, delle sue cause e attraverso una diagnosi precisa della “malattia”, vediamo come si può procedere al ripristino e al restauro e quali tecnologie è più opportuno usare. Tutto questo grazie alla consulenza fondamentale di Grigolin, che, passo dopo passo, ci segue nell’esecuzione del restauro.

 

Degrado del calcestruzzo: cos’è?

Il degrado del calcestruzzo consiste nella perdita delle iniziali prestazioni a seguito di eventi lenti legati all’ambiente al quale il calcestruzzo è esposto. Ovviamente in questo termine non rientra il dissesto delle strutture a seguito d’eventi straordinari (sisma, incendio ecc.) che comunque genera ugualmente la necessità di restauro dell’opera.

 

Degrado del calcestruzzo: le cause

Le principali cause del degrado del calcestruzzo derivano dalla penetrazione di varie sostanze, presenti nell’ambiente nel quale i manufatti sono esposti, che possono essere di origine naturale (acqua marina, aria umida, ecc.) o artificiale (ambienti industriali). Nella maggior parte dei casi l’attacco aggressivo viene esplicitato non tanto nei confronti del calcestruzzo, quanto invece nei confronti delle armature metalliche: in questi casi, l’ingresso delle sostanze aggressive genera un’intensa corrosione delle armature metalliche e la conseguente espulsione del copriferro per effetto dell’aumento di volume connesso alla formazione dei più voluminosi prodotti di ossidazione.

La penetrazione degli agenti aggressivi nei confronti dei ferri di armatura è spesso favorita da concomitanti fenomeni che possono esasperarne l’azione: si può menzionare il contatto della superficie del calcestruzzo con prodotti (per esempio solfati) che danneggiano la matrice cementizia del copriferro o l’erosione del calcestruzzo dovuta ai cicli gelo/disgelo durante i periodi invernali.

 

Degrado del calcestruzzo: la diagnosi

Una tappa fondamentale nella ricerca della migliore soluzione per il restauro di una struttura è la parte dedicata alla diagnosi. Questa fase consiste nella raccolta di dati sperimentali desunti da indagini in sito solitamente non distruttive o di laboratorio che, unitamente alle informazioni al contorno (di carattere ambientale, climatico, storico, strutturale), consente di stabilire le cause del deterioramento della struttura in genere e del degrado dei materiali in particolare. Un altro aspetto importante della diagnosi, oltre alla individuazione del “male”, è la determinazione dello spessore del calcestruzzo “ammalorato” che deve essere rimosso, in funzione della penetrazione dell’agente aggressivo.

 

Ripristino del calcestruzzo: dalla diagnosi al restauro

Nel restauro delle opere in c.a. comunque degradate, occorre sempre tener conto dei seguenti parametri per conseguire un intervento di successo mediante l’impiego di malte cementizie premiscelate:

–      classe di esposizione


–      tecnologia applicative

–      aderenza al calcestruzzo originale

Classe di esposizione: come è noto, nella progettazione delle opere in calcestruzzo armato occorre tener conto della categoria ambientale alla quale l’opera è esposta, detta appunto classe di esposizione, per la scelta del calcestruzzo durabile in questo ambiente. Così anche nella progettazione del restauro, sulla base della diagnosi del degrado, si dovrà tener conto della classe di esposizione affinché, dopo il restauro, l’opera non abbia a subire nuovamente lo stesso degrado. Secondo la norma UNI EN 206-1 (che definisce i requisiti prestazionali per la produzione del calcestruzzo durabile) esistono cinque diverse classi d’esposizione in funzione del tipo d’aggressione alle quali l’opera in calcestruzzo dovrà essere esposta (Tabella 1).

degrado del calcestruzzo

Le classi di esposizione sono identificate da un codice alfa-numerico contrassegnato da X seguito da una lettera (C, S, D, F, A) che dipende dal tipo di aggressione e da un numero che cresce da 1 a 4 , o da 1 a 3, con la intensità dell’aggressione.
E’ evidente che la malta scelta per il restauro deve essere capace di resistere allo specifico attacco al quale la struttura in c.a. originale era e rimane esposta.

Tecnologia applicativa
I requisiti in base ai quali la malta da restauro deve essere applicata dipendono molto dallo spessore da ripristinare, dalla densità dei ferri di armatura originali e di quelli integrativi. In ogni caso, prima di applicare la malta, qualunque sia la tecnica applicativa, occorre preparare adeguatamente il substrato con le seguenti operazioni: rimozione del calcestruzzo ammalorato desunto dalla diagnosi, irruvidimento della superficie per favorire l’adesione della malta da restauro (creare un’asperità minima di 5 mm) e saturazione con acqua del sottofondo (rimuovendo l’acqua libera stagnante) per impedire la sottrazione di acqua dal sottofondo insaturo alla malta fresca. Dopo queste operazioni due sono le tecnologie applicative che si ripercuotono sulla composizione della malta: a spruzzo/cazzuola e per colaggio.

In linea di massima per spessori ridotti a qualche centimetro (< 5 cm) la tecnica dello spruzzo con macchina intonacatrice (o manualmente a cazzuola) è quella preferita se non addirittura necessaria: per questa tecnica si richiede una malta tixotropica caratterizzata da una grande scorrevolezza in movimento (nella fase dell’applicazione), e da una grande coesione e viscosità in stato di riposo, una volta proiettata, per aderire alla parete o alla volta della struttura.

Per spessori maggiori va presa in considerazione la tecnica basata sull’applicazione di una malta colabile, cioè molto fluida per essere gettata nella intercapedine tra il calcestruzzo originale e la cassaforma montata intorno alla struttura: questa tecnica richiede che l’estremità del tubo della pompa, da cui fluisce la malta, possa essere allocata nella zona da riempire in modo da consolidare la struttura senza vibrazioni.

Per ottenere queste prestazioni la consistenza della malta miscelata dovrebbe consentire un valore di spandimento > 200 mm secondo la norma UNI EN 1015-3 (senza alcuna scossa della tavola). Per quanto riguarda gli spessori di applicazione delle malte, vale la pena ricordare che la norma UNI-EN 206 specifica che, per ottenere una durabilità di almeno 50 anni della struttura, deve essere garantito un copriferro (rispetto all’armatura originale e/o a quella integrativa) di almeno 40 mm per armature lente e 50 mm per armature tese. Anche questa indicazione dovrebbe quindi rientrare nei requisiti di durabilità del progetto di restauro.

Aderenza al calcestruzzo originale
Normalmente le malte a base cementizia, indipendentemente dalla tecnologia applicativa, presentano l’inconveniente del ritiro igrometrico a causa del quale esse subiscono una contrazione differenziale rispetto al calcestruzzo originale, nel quale questa contrazione oramai è quasi completamente scontata. Una corretta malta da restauro deve, invece, ovviare a questo inconveniente e garantire una perfetta adesione al supporto. Ciò avviene grazie all’assenza di ritiro igrometrico nella malta da restauro anche in condizioni climatiche che favoriscono l’asciugamento della malta e quindi il suo ritiro (bassa umidità relativa, elevata ventilazione ed irraggiamento solare).

Val la pena di precisare che l’assenza di ritiro in una malta da restauro viene determinata misurando, secondo la norma UNI 8147, l’espansione di un provino armato messo permanentemente sotto acqua dal momento della sua presa (qualche ora). In queste condizioni si registra sempre un allungamento del provino, anche se confezionato con malte normali, a causa del rigonfiamento per l’ingresso nella malta dell’acqua di contatto. Pertanto, se come avviene quasi sempre nell’applicazione reale, la malta non viene permanentemente bagnata si registra di fatto un ritiro nelle condizioni reali (insature di vapore) anche se nella prova UNI 8147 si è verificata teoricamente un’espansione. Per ovviare a questa discrepanza (tra i risultati teorici della prova secondo UNI 8147 ed i risultati dell’applicazione reale) occorre, attraverso una prova UNI 8147 modificata, conservare i provini nelle stesse condizioni dell’applicazione reale:

a) con una protezione dall’evaporazione tramite una pellicola protettiva che viene rimossa dopo 1 giorno, per simulare l’applicazione reale per colaggio e la successiva conservazione entro casseri della malta per 1 giorno;

b) con l’esposizione permanente all’aria (UR = 65%), per simulare l’applicazione a spruzzo della malte tixotropiche cui non segue alcun trattamento protettivo. Solo registrando le variazioni dimensionali in queste condizioni si possono distinguere malte da restauro efficacemente espansive (e capaci di instaurare una situazione quale è quella illustrata in Fig. 10 anche in assenza di bagnatura) da malte da restauro assolutamente utopiche nel senso che nella realtà dei cantieri, dove non si bagnano le superfici delle malte applicate, questi materiali subiranno inevitabilmente la sorte della struttura illustrata.

Anche la resistenza meccanica della malta è un parametro importante nel senso che non necessariamente deve raggiungere valori elevatissimi ma valori specifici per tipologia di restauro. I valori di resistenza meccanica a compressione a 28 giorni normalmente devono essere compresi tra 45 MPa (per strutture esposte all’aria – classe XC) e 60 MPa (per strutture esposte ad acque o terreni aggressivi – classe XA). Questi valori sono scelti in funzione della durabilità che debbono garantire di volta in volta: nelle strutture in c.a. danneggiate dai cicli di gelo-disgelo, per esempio, la malta deve garantire un sistema di microbolle di aria (200- 300 μm di diametro) che salvaguardano le strutture riparate dal nuovo danneggiamento provocato dall’azione dirompente della formazione di ghiaccio; d’altra parte il basso rapporto a/c adottato (0,45) garantisce una matrice cementizia impermeabile alla diffusione dei sali disgelanti e della anidride carbonica dell’aria attraverso il copriferro. I valori di resistenza meccanica entro i limiti sopra precisati sono una garanzia di basso modulo elastico e quindi di malte meno rigide e fessurabili di quelle dotate di altissime resistenze meccaniche (80-90 MPa) che spesso maldestramente vengono utilizzate nel restauro delle opere in calcestruzzo armato degradate pur non essendocene l’esigenza specifica.

 

Ripristino del calcestruzzo: le malte Galileo

La linea delle malte da restauro per calcestruzzo, denominata GALILEO, tiene in considerazione i requisiti indicati dai tre parametri fondamentali elencati in precedenza, classe di esposizione, tecnologia applicativa ed aderenza al calcestruzzo originale.

Clicca qui per avere tutte le info sulle malte Galileo.

Le versioni delle malte, XC – XA, hanno caratteristiche specifiche di resistenza alle categorie ambientali della norma UNI EN 206-1. Sono tutte disponibili sia nella versione Tixo (applicazioni a spruzzo e/o cazzuola) sia nella versione Grout (applicazione in cassero) per poter essere messe in opera secondo la tecnologia più indicata.

TIXO XC e GROUT XC
Malte senza ritiro per il restauro di strutture in calcestruzzo armato esposte all’aria.

TIXO XA e GROUT XA
Malte senza ritiro per il restauro di strutture in calcestruzzo armato esposte ad acque o terreni aggressivi per la presenza di sali solfatici, ammoniacali e magnesiaci.

PREFAB
Malta tixotropica a ritiro compensato per il ripristino di strutture ed elementi prefabbricati in calcestruzzo.

ISI RAPID
Malta cementizia, tixotropica, polimero modificata a rapido indurimento per il ripristino delle opera in calcestruzzo.

MURATURA
Malta premiscelata, tixotropica, fibrorinforzata a base di cementi pozzolanici per interventi di ripristino e rinforzo di opera murarie.

ISI 1050
Malta cementizia, tixotropica, polimero modificata per il ripristino a spessore delle opera in calcestruzzo.

ISI 310
Malta cementizia, tixotropica, polimero modificata per la rasatura a spessore delle opere in calcestruzzo.

RASATURA
Malta cementizia polimerica monocomponente per rasature da 1 a 3 mm particolarmente indicata per regolarizzare le superfici restaurate con le zone limitrofe.

UNIX
Malta premiscelata, cementizia, universale, polimero modificata per rasature, cicli armati e/o interventi di ripristino localizzato.

RICOSTRUZIONE L’AQUILA
Malta per restauro non strutturale ad applicazione manuale fibrorinforzata a basso modulo elastico e ritiro controllato.

PASSIVANTE
Rivestimento anticorrosive bicomponente con inibitore di corrosion per la protezione delle barre di armature del calcestruzzo.

BLOCK
Malta colabile a ritiro compensato per inghisaggi di macchinari ed elementi in acciaio e calcestruzzo armato. Per colaggio fino a 5 cm di spessore.

UNI RR (novità)
Malta cementizia, tixotropica, polimero-modificata per ripristino e rasatura del calcestruzzo, da applicare in una sola mano con spessori da 3 a 50 mm.

 

Rispristino del calcestruzzo: esecuzione del restauro

L’esecuzione del restauro include la preparazione del supporto, la miscelazione della malta e la sua applicazione.

Preparazione del supporto. Occorre innanzitutto asportare il calcestruzzo ammalorato (quantificato nello spessore in seguito alla diagnosi effettuata sull’opera) mediante idroscarifica (2000/3000 atm – 12/18 litri) o picchettatura meccanica/manuale. La superficie cosi preparata dovrà avere una ruvidità di circa 5 mm ed i ferri di armatura esistenti dovranno essere puliti dalla ruggine. Dovrà essere inoltre valutato se sia necessario predisporre ferri di armatura integrativi nel caso in cui le armature originarie siano fortemente corrose. E’ necessario saturare la superficie con acqua prima di procedere con l’applicazione della malta.

Miscelazione della malta. La miscelazione può essere effettuata in betoniera o intonacatrice fino ad ottenere un impasto omogeneo e privo di grumi (5 ÷ 10 min). Le malte GALILEO vanno mescolate con acqua, in misura di 18/19 litri per 100 kg di prodotto (ca. 4,5 litri ogni sacco da 25 kg) in modo da ottenere una malta tixotropica con uno spandimento del 70% nella tavola a scosse con 15 colpi (versioni Tixo) o autolivellante con uno spandimento del 150% nella tavola a scosse senza colpi (versioni Grout).

Applicazione della malta. Le malte GALILEO possono essere applicate a mano o a spruzzo (versioni Tixo) in spessori da 1 a 5 cm o per colaggio in cassero (versioni Grout) in spessori fino a 10 cm; se lo spessore di applicazione è superiore a 2 cm occorre posizionare preventivamente una rete di contrasto elettrosaldata avendo cura di staccarla dal supporto per almeno 1 cm e di garantire un copriferro di almeno 2 cm.

Caratteristiche della Linea Galileo

  1.  Migliore resistenza alle diverse classi di esposizione (malte specificatamente formulate per tipologia
 di aggressione);
  2.  Assenza di ritiro anche all’aria (condizioni reali di cantiere);
  3.  Applicazione e maturazione delle malte semplificate (maggior garanzia della buona riuscita del ripristino);
  4.  Ripristino omogeneo e monolitico con il supporto originale (osservanza della norma UNI EN 206);
  5.  Ottimizzazione dei costi e prolungata vita del ripristino (migliore conservazione dell’opera).

 

Riqualificazione strutturale di edifici in calcestruzzo armato

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Vasillis Mpampatsikos, Massimiliano Borriero, 2011, Maggioli Editore

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