Il quaderno del webinar

Coffetti è partito da una situazione frequente: la richiesta al telefono di quale malta o prodotto usare per un certo elemento. Per il relatore è una delle strade più sicure verso un intervento fallimentare.

Il canovaccio del progetto di ripristino segue invece quattro tappe, con un passaggio intermedio quando il caso è complesso.

I quattro «rubinetti»

La corrosione si schematizza in quattro processi: anodico (ossidazione del ferro), catodico (riduzione dell'ossigeno), conduzione elettrica nel calcestruzzo e conduzione nel metallo. La velocità è determinata dal processo più lento.

• La conduzione nel metallo è un interruttore sempre chiuso: non si può governare.
• Il processo catodico dipende dalla presenza di ossigeno e acqua.
• La conduzione nel copriferro dipende dal tenore di umidità: un calcestruzzo insaturo conduce male.
• Il processo anodico è trascurabile finché le armature sono passive.

Carbonatazione

La CO₂ atmosferica penetra nel copriferro e reagisce con l'idrossido di calcio formando carbonato di calcio. La reazione non danneggia la matrice cementizia, ma abbassa il pH da circa 12,5 a circa 8-9: le armature perdono la passività.

Il fronte si misura con la fenolftaleina: il calcestruzzo si colora di violetto dove è ancora basico, resta incolore sotto pH 9.

I prodotti di corrosione sono espansivi: generano trazioni nel copriferro, lo fessurano e lo espellono, e la barra esposta perde sezione più in fretta. La corrosione da carbonatazione è generalizzata.

I cloruri sono tipici delle strutture vicine al mare, a contatto con l'acqua marina o con l'aerosol, e delle infrastrutture trattate d'inverno con sali disgelanti. Lo schema dei quattro processi resta lo stesso, ma il processo anodico non dipende più dal pH: c'è corrosione quando la concentrazione di cloruri vicino alla barra supera una soglia critica, che dipende anche dal tipo di legante.

La serie organizza prodotti, metodi di prova, requisiti e criteri di conformità per la protezione e il ripristino del calcestruzzo. La parte 9 fissa i principi, una decina, che riguardano sia la durabilità sia le prestazioni strutturali. Il progettista può adottarne uno o più insieme, sapendo che una stessa tecnica spesso agisce su più principi.

Il problema

I materiali cementizi ritirano. Se il ritiro è libero non crea problemi; nel ripristino però è sempre contrastato da armature e substrato, che hanno già scontato il proprio ritiro. Nascono tensioni tangenziali all'interfaccia e trazioni nel materiale: se superano la resistenza a trazione, che nei primi giorni è modesta, compaiono fessure e distacchi. La deformazione viscosa ritarda la fessurazione ma non la elimina.

Il ritiro compensato introduce agenti espansivi: l'espansione iniziale contrastata genera una compressione che limita lo sforzo di trazione successivo. Se avviene troppo presto o è troppo modesta, la fessurazione si presenta comunque.

Il parametro SdCO2

La resistenza alla diffusione della CO₂ è SdCO2 = μCO2 · t, dove μCO2 è il fattore di resistenza alla diffusione (numero puro, rapporto con la resistenza dell'aria) e t lo spessore. Per un calcestruzzo C32/40 μCO2 vale circa 800. Con 30 mm di copriferro minimo più 10 mm di incertezza si ottiene 800 · 0,04 m = 32 m.

Le malte da ripristino si distinguono prima di tutto per consistenza: tixotropiche o colabili. Lo schema proposto da Papini parte dal tipo di intervento.

• Ripristino locale o ricostruzione della sezione originaria: malta tixotropica, che consente di gestire bene il ripristino puntuale.
• Ripristino generalizzato (il pilastro o la trave da ripristinare per intero) con spessori fino a 50-60 mm: malta tixotropica o colabile, in base alle condizioni di cantiere.
• Spessori oltre 50-60 mm: betoncino colabile, per contenere i ritiri. È una malta colabile a cui si aggiunge un aggregato più grosso.

Rinforzo e ringrosso sezionale

Con un basso spessore (fino a 50 mm) non si possono usare prodotti tradizionali o confezionati in cantiere, per problemi di ritiro e prestazioni. Le opzioni sono due:

• un FRC o HPFRC, cioè una malta con fibre strutturali in acciaio o polimeriche, che in alcuni casi evita l'armatura aggiuntiva e permette di ripristinare e rinforzare con un solo intervento;
• una malta colabile con armatura strutturale, quando l'armatura deve integrare carenze a pressoflessione o taglio.

Con un alto spessore (oltre 50 mm) si passa al betoncino colabile con armatura strutturale.

Le malte presentate sono marcate secondo la UNI EN 1504-3 in classe R2 (interventi non strutturali), R3 e R4 (interventi strutturali). A questa marcatura se ne aggiungono altre che indirizzano l'impiego:

• UNI EN 1504-2: sistemi di protezione della superficie del calcestruzzo, nei principi PI, MC e IR (protezione dall'ingresso, controllo dell'umidità, incremento della resistività);
• UNI EN 1504-6: ancoraggio dell'armatura di acciaio;
• UNI EN 1504-7: protezione contro la corrosione delle armature, cioè i passivanti applicati sui ferri.

Nella gamma RureGrout le malte tixotropiche sono contrassegnate in giallo, le due colabili in verde e la sola malta per applicazioni non strutturali in azzurro.

I sistemi di rinforzo con materiali compositi lavorano per aderenza: la preparazione del supporto è una fase fondamentale. Le tre malte sono pensate per ripristini di grandi superfici e sono spruzzabili in continuo, per esempio con una PFT G4. Si differenziano per il rinforzo che segue:

• l'FRP (resina e tessuto) vuole un supporto liscio, quindi una malta a grana fine;
• l'FRCM (rete abbinata a una malta) vuole un supporto leggermente scabro, quindi una malta a grana più grossa.

La R4 Tixo Fine si abbina anche alle piastre metalliche Logica 3: si posa uno strato di malta e vi si annegano le piastre, che servono a incrementare la resistenza del nodo o a creargli una staffatura e, sui pilastri, a incrementare la resistenza a taglio e pressoflessione.

• R4 Fast&Finish è l'unica malta rapida della gamma: un prodotto tutto in uno per ripristino a spessore, rasatura e protezione. È indicata per interventi di piccole dimensioni o che richiedono di rimettere in opera rapidamente l'elemento. L'applicazione tipica in edilizia è il frontalino di balcone, ma si può usare anche su pilastri. Evita di posare una malta a grana grossa e poi una rasatura di classe R2.
• R4 MT è pensata per le infrastrutture, con prestazioni superiori al minimo previsto dalla norma, e consente spessori più alti con una malta tixotropica. Va premiscelata prima di essere spruzzata, per attivare gli additivi.
• R4 MC è l'alternativa colabile alla R4 MT: si usa per la ricostruzione di pile, ma anche in edilizia per ringrossi sezionali con prodotti molto prestazionali e spessori contenuti.
• R4 Fluid serve per ancoraggi di precisione, come i riempimenti sotto piastra di elementi prefabbricati o colonne in acciaio. Ha più agenti espansivi delle altre malte, che sono a ritiro compensato: evita cali durante la posa e satura i vuoti sotto le piastre.
• R2 Finish chiude il pacchetto e regolarizza il supporto prima dei sistemi protettivi.

FRC e HPFRC sono matrici cementizie (calcestruzzi o malte, normali o ad alte prestazioni) con fibre discrete, cioè discontinue, in acciaio o sintetiche. Devono essere fibre strutturali: danno la resistenza a trazione che un materiale cementizio per sua natura non ha. I prodotti presentati hanno anche la marcatura come malta da ripristino.

Entrambi i prodotti hanno il CVT come FRC, che certifica una resistenza residua a trazione data dalle fibre strutturali; per Micro Gold Steel sono state mostrate le prove di carico su tre punti. Nel ringrosso a basso spessore questo può consentire, in alcuni casi, di evitare l'armatura aggiuntiva.

La MX-PVA serve dove un prodotto colabile non si può usare, per esempio su coperture molto inclinate, ma serve comunque una malta che eviti la rete grazie alle fibre. Nell'esempio mostrato è stata applicata dopo la posa di un connettore chimico.

Dopo un ripristino è possibile, e in alcuni casi necessario, applicare un sistema protettivo sulla superficie dell'elemento. Le ragioni: adeguarne la durabilità alle condizioni al contorno (copriferro inadeguato, contatto continuo con acqua, contatto con cloruri) e migliorarne l'estetica.

Gli esempi applicativi mostrano come comporre il pacchetto completo.

• Struttura aerea in contatto saltuario con acqua, con eventuale FRCM: passivante sui ferri, ripristino con malta a grana grossa (R4 Tixo o R4 MT), eventuale rinforzo FRCM in PBO, rasatura con una malta R2 marcata anche come protezione (MC-IR) e pittura acrilica elastomerica anticarbonatazione marcata PI-MC-IR. La rasatura scala di classe rispetto alla malta di ripristino ma mantiene la marcatura di protezione: così tutto il pacchetto ha prestazioni definite.
• Struttura in contatto ripetuto o continuo con acqua: al posto di rasatura e pittura si usa direttamente la malta polimero cemento come rasatura.
• Struttura aerea in contatto saltuario, senza rinforzo: ripristino con malta a grana fine e pittura applicata direttamente, senza rasatura.
• Struttura aerea in contatto saltuario, con rinforzo FRP: malta a grana fine, rinforzo, rasatura con R2 Finish e pittura acrilica elastomerica.