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Corrosione strutture calcestruzzo armato: le basi per comprendere i fenomeni

Ecco alcuni aspetti chiave che permettono di comprendere i fenomeni di corrosione tipici del calcestruzzo armato

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Corrosione cls armato

Per dirla con il maestro Pietro Pedeferri [1], i termini patologia, diagnosi, prognosi, terapia e prevenzione, che fin dai tempi di Ippocrate individuano i diversi settori dell’arte medica, sono da sempre utilizzati anche nel campo della corrosione e dell’ingegneria civile (Fig.1).

In particolare, la vaiolatura (pitting) è un attacco localizzato dei materiali metallici ricoperti – in determinate condizioni – da film protettivi che lascia la superficie butterata come, grosso modo, il vaiolo lasciava la pelle dell’ammalato (Fig.2).

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Con riferimento alla Fig.2, è noto che la reazione globale di corrosione – la quale avviene senza alterare lo stato di equilibrio elettrico – è costituita da due reazioni elettrochimiche:

  • reazione anodica – trasforma gli atomi del metallo in ioni e, simultaneamente, libera elettroni;
  • reazione catodica: consuma tali elettroni per ridurre specie presenti nell’ambiente (riduzione di ossigeno, nel caso specifico).

Quando un conduttore metallico – barra in acciaio – è immerso in un mezzo poroso – calcestruzzo – si possono generare, in determinate condizioni ambientali, differenze di potenziale tra le parti del sistema. Si formano infatti zone catodiche e zone anodiche [2]

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Fig.1_Ippocrate: la nascita dell’arte medica ©assocarenews

Pertanto, le domande da porsi sono le seguenti [1]:

  1. il materiale può corrodersi?
  2. Esiste un lavoro motore disponibile perché il materiale passi dallo stato metallico a quello di combinazione con sostanze presenti nell’ambiente aggressivo?

In entrambi i casi la risposta è quasi sempre sì, in quanto i materiali tendono a corrodersi spontaneamente.

Fig.2_Formazione di un PIT in una barra in acciaio. In basso le curve dei potenziali in corrispondenza dell’anodo (Rif. P. Pedeferri, modificata dall’Autore Matteo Felitti)

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La corrosione localizzata

Nel caso specifico di corrosione localizzata, lo ione cloruro (Cl-), presente nell’acqua di mare (Fig. 6) e nei sali disgelanti (Fig. 7), penetra lo spessore del copriferro attraverso un meccanismo di trasferimento di tipo diffusivo e, alla concentrazione critica, danneggia localmente il film di ossido protettivo depositato sulla barra metallica immersa nel calcestruzzo a pH > 13.

Con l’arrivo di acqua e ossigeno si propaga la corrosione: in Fig.3 si osserva in alto penetrazione dello ione cloruro nel calcestruzzo. In basso il diagramma di Tuutti in cui sull’asse delle ascisse è riportata la vita utile della struttura e sull’asse delle ordinate il livello di penetrazione della corrosione.

Fig.3_(Rif. P. Pedeferri)

Per capire l’evoluzione nel tempo, si faccia riferimento alle Figg. 4 e 5.

Fig.4_Evoluzione nel tempo (0 – 50 anni) della concentrazione dello ione cloruro in una sezione in calcestruzzo armato (Rif. Felitti, Oliveto, Stacec)
Fig.5_Evoluzione nel tempo (0 – 50 anni) del livello di penetrazione della corrosione localizzata in una barra da calcestruzzo armato (Rif. Felitti, Oliveto, Stacec).

Segue una galleria di immagini (Figg.6 -7-8).

La Fig.8 riporta un pulvino di una pila da ponte in c.a. Si notano i seguenti danni (combinati):

  1. dilavamento del calcestruzzo;
  2. corrosione promossa dalla carbonatazione;
  3. corrosione promossa dai cloruri provenienti dai sali disgelanti (si precisa che i cloruri presenti – all’interfaccia barra/calcestruzzo – in alte percentuali, possono promuovere anche corrosione generalizzata su tutta la barra);
  4. espulsione del copriferro [3], [4].

Riferimenti bibliografici:

  • [1]Pedeferri P., Storie di corrosione, EdiSES, 2018;
  • [2]Felitti M., Mecca L.R. Il degrado delle strutture in calcestruzzo armato, Maggioli Editore, 2018;
  • [3]Collepardi S., Diagnosi del degrado delle strutture in calcestruzzo, Enco Journal N. 58, 2013;
  • [4]Marino R., La durabilità delle strutture, Italcementi Group, 2007.

Articolo di Matteo Felitti, Strutturista ed Esperto di degrado dei materiali da costruzione
Università degli Studi di Napoli Federico II.

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Matteo Felittiperfezionato in ingegneria civile titolare dello studio tecnico ENGINEERING & CONCRETE CONSUL- TING, si occupa principalmente di calcolo strutturale, dissesti statici nelle costruzioni esistenti, de- grado dei materiali e risoluzione contestazioni. Svolge, inoltre, attività di consulenza tecnologica presso importanti Aziende del settore della prefabbricazione e della fornitura di calcestruzzi presta- zionali. Cultore di Scienza delle Costruzioni presso l’Università degli Studi di Napoli Federico II (Titolare Cattedra: Prof. Francesco Marotti de Sciarra). Autore di diverse pubblicazioni tecnico-scientifiche su meccanica delle strutture e scienza dei materiali.

Lucia Rosaria Mecca, ingegnere strutturista, titolare dello STUDIO MECCA nel quale si occupa prevalentemente di Progettazione e Direzione Lavori di opere ed infrastrutture in ambito civile ed industriale. Ha svolto e svolge tutt’ora attività di consulenza strutturale e geotecnica per la fase di progettazione e di realizzazione di Grandi Opere per conto di Società ed Aziende operanti in ambito nazionale ed internazionale. È Direttore Tecnico e socio della Geomonitor srl, Società di Ingegneria operante nell’ambito delle prove, dei monitoraggi e dei controlli non distruttivi, per i quali possiede la qualifica di Esperto.

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Matteo Felitti
Titolare dello studio tecnico ENGINEERING & CONCRETE CONSULTING, si occupa principalmente di calcolo strutturale, dissesti statici nelle costruzioni esistenti, degrado dei materiali e risoluzione contestazioni in collaborazione con lo Studio Legale dell’Avv. Paola Tucci.
Svolge, inoltre, attività di consulenza tecnologica presso importanti Aziende che operano nel settore della prefabbricazione e della fornitura di calcestruzzi prestazionali. Docente Esterno di “Calcolo Automatico delle Strutture” presso l’Università degli Studi di Napoli Federico II (Titolare Cattedra: Prof. Francesco Marotti de Sciarra). Certificato Livello 2 per i metodi PND: ES-MG-MO-PC-SC-UT-VT. Certificato Livello 3 per i metodi PND: TT. Settore: Ingegneria Civile, Beni Culturali e Architettonici. Autore di testi e pubblicazioni per collane e riviste di settore.
Lucia Rosaria Mecca
Ingegnere strutturista, titolare dello studio MECCAINGEGNERIA nel quale si occupa prevalentemente di progettazione e direzione lavori di opere ed infrastrutture realizzate in ambito civile ed industriale. Svolge attività di consulenza negli ambiti dell’ingegneria geotecnica e strutturale per Professionisti, importanti Società ed Aziende operanti in ambito nazionale ed internazionale. È direttore tecnico e socio titolare della Geomonitor srl, società di Ingegneria specializzata nel settore delle prove, dei monitoraggi e dei controlli non distruttivi, per i quali possiede la qualifica di Esperto. Autrice di testi e pubblicazioni per collane e riviste di settore.

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Foto di copertina: Carla Lisci


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