La carbonatazione del calcestruzzo

Weber Italia

Ogni edificio è costantemente esposto all’aggressione chimica dell’ambiente in cui si trova: smog, piogge acide, monossido di carbonio, idrocarburi producono sulle opere in calcestruzzo armato un’azione di deterioramento.

L’eventuale presenza sulle pareti di irregolarità o cavillature superficiali costituisce una via preferenziale per le infiltrazioni d'acqua piovana, pertanto il degrado si trasferisce sempre più all'interno della facciata, fino a raggiungere i ferri d'armatura provocando l’ossidazione degli stessi e l’espulsione del calcestruzzo superficiale di protezione.

L’ossidazione del ferro, ossia la ruggine, si sviluppa pertanto in presenza di ossigeno e acqua.
Il calcestruzzo costituisce un elemento protettivo per i ferri di armatura in quanto la calce in esso presente crea un ambiente alcalino; questo ambiente consente lo sviluppo di ossido ferrico impermeabile che difende le barre di armatura dall’attacco dell’ossigeno e dell’acqua che penetrano attraverso la porosità capillare del calcestruzzo; questo processo è noto come passivazione del ferro

Uno degli agenti più deleteri per il calcestruzzo è rappresentato dall’anidride carbonica.

Questo gas si combina chimicamente con la calce presente nel calcestruzzo trasformandola in carbonato di calcio (calcare) e vapore acqueo. Il calcare ha valori propri di ph ben più bassi della calce (intorno a 9 contro 13-14 della calce). 
Quando il ph scende sotto il valore 11 l’ambiente diventa ostile per i ferri di armatura che si depassivano, cioè diventano vulnerabili all’attacco dell’ossigeno e dell’acqua e quindi si arrugginiscono.

Quando 1 mm di acciaio arrugginisce, aumenta il suo volume di circa 7 volte. Nell’interfaccia calcestruzzo e ferri di armatura non c’è spazio perché la ruggine venga alloggiata, e siccome il processo di ossidazione è inarrestabile, questa comincia a spingere il copriferro verso l’esterno, inducendo stati tensionali di trazione a cui il calcestruzzo non è in grado di resistere e come conseguenza si fessura, portando il copriferro ad un sicuro distacco dall’elemento.

Questo fenomeno, definito carbonatazione del calcestruzzo determinerà una notevole riduzione della durata e della sicurezza delle strutture stesse.

Il danno non è solo di natura estetica ma anche e soprattutto strutturale, in quanto l’area dei ferri d’armatura prevista dal progetto non è più rispettata a causa della ruggine che ha consumato l’acciaio.

Come intervenire nel ripristino del calcestruzzo

  1. Preparazione del supporto
    Qualunque prodotto, per quanto prestazionale e tecnologicamente avanzato perde di efficacia se applicato su un supporto non adeguatamente preparato. Per garantire adesività al supporto, le superfici dovranno essere accuratamente pulite di tutte le porzioni di materiale in fase di distacco. La pulizia delle armature può avvenire con attrezzi manuali o meccanici, ad ogni modo dovrà deve essere particolarmente accurata per non vanificare l’utilizzo del passivante. L’operazione va eseguita con particolare cura in modo da evitare la trasmissione di dannose vibrazioni alla struttura che favorirebbero il distacco.

  2. Passivazione dei ferri di armatura
    Una volta liberati dalle parti incoerenti e dai depositi di ruggine, i ferri possono essere trattati con uno strato sottile della malta passivante webertec fer. Il prodotto svolge una duplice azione: anticorrosiva e di strato di aggancio per i successivi trattamenti per il ripristino volumetrico. 
    La malta viene preferibilmente stesa a pennello su tutti gli elementi metallici, sia nuovi sia preesistenti. Il composto va applicato immediatamente dopo l’operazione di pulizia e in due mani successive.

  3. Ripristino geometrico
    In funzione di cosa va ripristinato, che sia la parte strutturale o la zona corticale, l’operatore dovrà utilizzare un prodotto piuttosto che un altro. I prodotti per il ripristino volumetrico sono premiscelati a base di cemento, inerti selezionati secondo una precisa curva granulometrica e additivi. In genere il prodotto secco viene miscelato con acqua pulita in cantiere e nella quantità strettamente necessaria alla lavorazione, utilizzando un trapano munito di frusta.

    La malta tixotropica fibrorinforzata a medio modulo elastico e a ritiro controllato, è l’ideale per i ripristini strutturali del calcestruzzo armato. Caratteristiche principali di queste malte sono l’ottima adesività, la resistenza agli agenti aggressivi e l’impermeabilità.
    Le malte di questo tipo, inoltre, sono formulate in modo da avere processi di presa, indurimento e ritiro estremamente regolari e controllate. Ne esistono sia nella versione a presa normale sia in quella rapida, in funzione delle singole necessità di applicazione.
    I prodotti di questo tipo vengono applicati a cazzuola e con spatola su supporti bagnati sino a rifiuto. La stesura avviene in un unico strato per spessori di applicazione non rilevanti, oppure in più mani nel caso il riporto debba avere una consistenza volumetrica rilevante.
    L’elemento che accomuna i singoli prodotti è la tissotropia, caratteristica che garantisce la possibilità di eseguire ripristini in verticale e con spessori rilevanti per ogni passata, senza colature.

    Le soluzioni proposte da Saint-Gobain Weber rientrano nella gamma dei webertec ripara.
    Ulteriore versione di questa tipologia di prodotto è la malta colabile webertec CLSfluido destinato a recuperi di grandi volumi e a tutto tondo. E’ il caso, ad esempio, di interventi su colonne o pilastri.
    I prodotti richiedono, come facilmente intuibile, la posa preventiva di un cassero in cui la malta stessa viene colata. Le malte di questo tipo sono estremamente fluide e possiedono doti leggermente espansive, in modo da poter intasare ogni asperità della superficie pulita, favorendo l’aggancio dei ferri anche nelle minime discontinuità.

  4. Protezione superficiale
    Frequentemente gli elementi ripristinati vengono finiti con prodotti non sufficientemente protettivi e quindi capaci di frenarne o prevenirne i processi degenerativi. E' perciò necessario disporre di prodotti decorativi e protettivi altamente elastici e idrofugati per soddisfare il livello di finitura richiesto. L’elemento ripristinato viene normalmente rasato con specifici prodotti anticarbonatanti come il webercem RA30start. Scopo di questo trattamento è la protezione del manufatto dall’azione degli agenti aggressivi esterni. Questa soluzione per la regolarizzazione e la finitura è composto da cemento e polimeri sintetici. Il prodotto, steso e levigato, presenterà una notevole adesività al supporto e buone doti di impermeabilità. Per la decorazione invece, viene utilizzata un’apposita pittura a base di resine elastomeriche webercote flexcover L, consigliata per l’ottima flessibilità in opera. Una caratteristica particolarmente utile in caso di manufatti soggetti a cavillature e sottoposti a vibrazioni o carichi ciclici, che rinforza l’azione protettiva del rasante. Le diverse colorazioni, personalizzano l’estetica del manufatto in calcestruzzo.