Giornata tecnica Palermo, 8 marzo 2019

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Le giornate tecniche di
Cause ed effetti della corrosione sulle strutture in calcestruzzo
armato
Ing. Antonio Bossio
Palermo, 08/03/2019
antonio.bossio@unina.it

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Le giornate tecniche di
Cause ed effetti della corrosione sulle strutture in calcestruzzo armato
Ing. Antonio Bossio
antonio.bossio@unina.it
Il termine corrosione (dal latino com- particella indicante insistenza e -rodere, per "consumare")
indica un processo naturale e irreversibile di consumazione lenta e continua di un materiale, che
ha come conseguenze il peggioramento delle caratteristiche o proprietà fisiche del materiale
inizialmente coinvolto, determinato da una interazione chimico-fisica del materiale metallico con
l'ambiente che lo circonda.
Corro ióneṡ s. f. [der. di corrodere]. – 1. 1. L’azione e il fatto di corrodere, d’intaccare cioè
lentamente e progressivamente la superficie di un corpo, e l’effetto che ne consegue. In
partic.: a. In chimica fisica, fenomeno di attacco esercitato da agenti atmosferici o altri mezzi
aggressivi sui materiali, spec. metallici, con cui vengono a contatto, e che ha come conseguenza la
formazione di nuovi composti, solubili o insolubili, e una lenta ma progressiva alterazione delle
caratteristiche, spesso non soltanto superficiali, del materiale intaccato. [Treccani]

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Cause ed effetti della corrosione sulle strutture in calcestruzzo armato
Ing. Antonio Bossio
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Cause ed effetti della corrosione sulle strutture in calcestruzzo armato
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INGREDIENTI PER LA CORROSIONE
AGENTI AGGRESSIVI
•Ioni Cloruro [Cl-
];
•Anidride Carbonica [CO2];
•Solfuri;
•Correnti vaganti;
•Accoppiamento galvanico;
•Biocorrosione
è una corrosione dei metalli (sommersi, interrati, ecc.),
dovuta all'azione di diversi gruppi
di microorganismi capaci di trarre energia per il loro
metabolismo dal cambiamento dello stato di
ossidazione di elementi quali ferro, manganese e
zolfo…

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4 macroambienti:
AMB. INTERNO
AMB. MARINO
AMB. INDUSTRIALE
AMB. RURALE

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EFFETTI VISIBILI
•Comparsa di macchie di ruggine
•Delaminazione;
•Spalling;

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EFFETTI NON VISIBILI
Variazione delle caratteristiche chimico-fisiche dell’acciaio
Riduzione di sezione
(acciaio e calcestruzzo)
Perdita di aderenza
Perdita di capacità a Taglio
Variazione del dominio M-N

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Cause ed effetti della corrosione sulle strutture in calcestruzzo armato
Ing. Antonio Bossio
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EFFETTI NON VISIBILI
Variazione delle caratteristiche chimico-fisiche dell’acciaio
Perdita di Aderenza Perdita di capacità a Taglio Variazione del Dominio M-N
L’aderenza diminuisce
costantemente fino ad un valore di
spostamento tra barra e calcestruzzo
pari all'altezza delle nervature, hrib.
Bossio A., Montuori M, Bellucci F.,
Lignola G.P., Prota A., Cosenza E.,
Manfredi G.: “Transverse stress on
corroded steel reinforcement bars in
concrete.”: in Bond In Concrete 2012 –
Brescia, Italia 15-17 giugno 2012.
Bossio A., Montuori M, Bellucci F., Lignola G.P.,
Prota A., Cosenza E., Manfredi G.: “Analytical
modeling of reinforcement corrosion effects on RC
members degradation.” In 2nd Workshop The New
Boundaries of Structural Concrete 2011 – Ancona,
Italia 15-16 settembre 2011.
0
125
250
0 1 2 3 4 5
DesignShear[kN]
Bar Reduction, x [mm]
Struttura integra
Fessurazione del copriferro
Spalling
Riduzione del diametro delle staffe del 40%
Riduzione del diametro
delle staffe del 90%
Riduzione della barra, x [mm]
Taglio[kN]
CA B
Bossio A., Lignola G.P., Monetta T., Prota A., Bellucci
F., Cosenza E., Manfredi G.: “Structural effects of
corrosion on reinforced concrete structures”. In
IFCRASC2015 – Roma, Italia 14-16 maggio 2015.

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EFFETTI NON VISIBILI
Variazione delle caratteristiche chimico-fisiche dell’acciaio
Perdita di Aderenza Perdita di capacità a Taglio Variazione del Dominio M-N
Perdita di capacità Portante – Variazione del comportamento Sismico
Antonio Bossio, Francesco Fabbrocino, Tullio Monetta, Gian Piero Lignola,
Andrea Prota, Gaetano Manfredi and Francesco Bellucci: “Corrosion effects on
seismic capacity of reinforced concrete structures”, Corrosion reviews 2018,
Special Issue, doi.org/10.1515/corrrev-2018-0044
Struttura integra
Struttura corrosa

10. 10
Esempio: trave inflessaEsempio: trave inflessa
Si osserva la riduzione della capacità flessionale della
trave fin sotto il livello di sollecitazione.
Durante l’innesco e la propagazione della fessurazione
nel copriferro, la riduzione di capacità è minima.
Al distacco del copriferro la corrosione accelera e
anche la capacità si riduce bruscamente.
Tale riduzione è ancora più brusca se interviene il
disingaggio delle barre
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CASE EDILIZIA POPOLARE: rappresentano il
4,4% del patrimonio edilizio nazionale;
OSPEDALI PUBBLICI: 742 in tutta Italia;
SEDI COMUNALI: circa 8000 municipi più le sedi
delle regioni e delle province;
UNIVERSITÀ: 68 università statali in Italia con decine
di palazzi ciascuna;
AUTOSTRADE E TANGENZIALI: con cavalcavia,
ponti e svincoli, gallerie;
Istituti scolastici, ponti ferroviari, porti, centrali
elettriche, dighe;
Realizzati in calcestruzzo armato
soffrono di degrado dovuto a
problemi di corrosione.
STADI, piscine ed altre strutture sportive, nonché
biblioteche, teatri;
Ed ancora carceri, caserme, tribunali, metropolitane,
acquedotti, serbatoi, ecc…

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Quanto potrebbe essere risparmiato?
REGOLA DEL 5REGOLA DEL 5
sulla valutazione dei costi connessi alla realizzazione di un’opera durevolesulla valutazione dei costi connessi alla realizzazione di un’opera durevole
“Ogni singolo euro speso per ottenere una struttura
in calcestruzzo armato progettata e realizzata correttamente
comporta benefici ottenibili spendendo successivamente:
5 euro a costruzione finita nel periodo di innesco della corrosione;
25 euro quando la propagazione della corrosione è iniziata;
125 euro quando la corrosione ha portato a fessurazione il
copriferro.”
De Sitter

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1 € 5 € 25 € 125 €
Si nota come avvenuto il
distacco del copriferro, in
pochissimo tempo il problema
non diventa solo di tipo
estetico, o economico, ma
diventa un problema di
sicurezza strutturale.

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La prevenzione del degrado delle strutture in calcestruzzo armato si sviluppa nelle seguenti tre fasi:
1.Progettazione: analisi del contesto ambientale, scelta dei materiali, concezione e calcolo della struttura, disegno dei particolari
costruttivi;
2.Esecuzione: preparazione, messa in opera, controllo del copriferro, controlli di
accettazione, compattazione e stagionatura del calcestruzzo;
3.Manutenzione: interventi mirati e programmati nel corso della vita di servizio dell’opera in relazione all’ambiente nel quale
opera (previa corretta diagnostica).
PREVENZIONE

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ELABORATI PROGETTUALI
CON PARTICOLARI
COSTRUTTIVI
RELAZIONESUI MATERIALI (in
particolare per messa in opera e
stagionatura) UNI EN 13670-1
PIANO DI MANUTENZIONE
(Triennale per le PP. AA.)
RELAZIONEDEI CALCOLI
STRUTTURALI
RELAZIONESUI DATI
SPERIMENTALI
PROGETTO
STRUTTURALE(NTC
2008)
Prescrizioni per laDurabilità
UNI 11104e UNI EN
206-1cap 6.
UNI EN 1992-1-1cap 4
Elaborati daredigere
Classe diContenuto diIoniCloruro
COPRIFERRO
Classe diResistenza a Compressione (minima)
CARATTERISTICHEDELCALCESTRUZZO
Diametro Massimo dell'Aggregato
Classe diResistenza a Compressione (minima)
Classe diEsposizione Ambientale
Classe diConsistenza (Slump)
Analisichimiche delterreno
Clima (U. R., Temperaura)
DESTINAZIONED'USO
DELLA STRUTTURA
VITA UTILEDI
PROGETTO
AMBIENTEESTERNO
Variazione diTemperatura
Azionida Neve
Azioniaccidentali
AzioniAntropiche
AzioniSismiche
Azionida Vento
Normativadi
riferimento
ATTACCO CHIMICO-
FISICO
AZIONIMECCANICHE
TIPOLOGIEDIAZIONI
Operazioni Preliminari

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Il rapporto acqua/cemento

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Lo spessore di copriferro è certamente un parametro fondamentale.
La progettazione di elementi strutturali con spessori di copriferro adeguato, in relazione alle
direttive normative, comporta una serie di effetti benefici in termini di durabilità della struttura.
Una delle funzioni principali del copriferro è di offrire protezione alle armature sottostanti
interponendosi come barriera all’ambiente esterno.
Il suo spessore netto va calcolato dalla superficie esterna delle staffe fino alla faccia esterna
dell’elemento strutturale.
Un adeguato spessore di copriferro, garantisce una minore permeabilità del calcestruzzo agli
agenti aggressivi allungando, quindi, il tempo necessario affinché essi penetrino fino a
raggiungere la superficie delle armature.
PREVENZIONE
Il copriferro

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Il copriferro
La legge di penetrazione degli agenti aggressivi varia in relazione alla tipologia di attacco
corrosivo, per cui, spessori maggiori del copriferro influenzano in maniera differente il
tempo di penetrazione.
In figura si nota come dimezzando il valore del copriferro (da 25 a 12,5 mm, secondo gli esempi
riportati) il tempo di innesco diminuisce in maniera esponenziale, passando da 70 a 20 anni
(meno della terza parte).
0
5
10
15
20
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0 20 40 60 80 100
SpessoreCarbonatato[mm]
Tempo [anni]

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Altre barriere
Inibitori di corrosione
Additivi impermeabilizzanti
Riduttori di porosità
Zincatura dell’acciaio

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• La corrosione non è solo un problema estetico e di funzionalità ma soprattutto un problema
strutturale e di sicurezza;
• L’utilizzo di metodi di prevenzione e protezione estende in modo significativo la vita utile
della struttura;
• Le strutture la cui vita supera 45 anni presentano una perdita di capacità flessionale del
50% se edificate in classe esposizione ambientale XC4 con copriferro 15 mm o XS1 con
copriferro 35 mm;
• Il meccanismo di crisi atteso in fase di progetto cambia da un comportamento duttile a un
comportamento di tipo fragile a causa del processo di corrosione;
• Gli edifici in calcestruzzo armato che presentano fenomeni di corrosione avanzata necessitano
di interventi strutturali mirati volti al recupero della capacità strutturale degli elementi
garantendo sicurezza e stabilità.
CONCLUSIONI

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Testi consigliati
Sam Kean, Il cucchiaino scomparso, Adelphi Edizioni
A. Bossio; M. Montuori; F. Bellucci; G.P. Lignola; A. Prota; G.
Manfredi; E. Cosenza (2014). Corrosione e diagnostica delle
strutture in calcestruzzo armato Criteri di intervento e ripristino
conservativo. UTET WOLTERS KLUWER ITALIA, 170 pp.
ISBN:9788867501601
Per approfondire…

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GrazieperlaCortese
Attenzione!!!

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I poeti e gli artisti parlano della corrosione dei metalli e del degrado delle cose pensando in effetti alla vita dell’uomo e alla sua
precarietà. Ad esempio Shakespeare nel King Lear accosta, nel momento culminante della tragedia, la rovina del re a quella della
natura e del mondo: “O ruin’d piece of nature! This great world shall so wear out to nought!”; l’evangelista Matteo, riportando il
discorso della montagna, ammonisce: “Non accumulatevi tesori sulla terra dove il tarlo e la ruggine logorano”; il cantante rock
Neil Young in uno dei suoi più importanti dischi Rust never sleeps (1979), canta l’angoscia per la vita che si consuma - perché,
appunto, “la ruggine non dorme mai” -, e il sogno dei romantici di tutti i tempi di viverla intensamente a costo di bruciarla:
“It is better to burn out than it is to rust”. I corrosionisti, che ben conoscono la tendenza dei metalli a ritornare alla polvere dei
loro ossidi e dei loro sali da cui la metallurgia li aveva estratti, e ogni giorno sperimentano come questo ritorno effettivamente si
produca per il venir meno, sotto i colpi del tempo che passa, di condizioni di passività, di barriere protettive o di inibizioni
corrosionistiche, sono i primi a capire perché tanti poeti, artisti o santi possano vedere nella vita dei metalli e nel loro ritorno alle
condizioni iniziali di combinazione con sostanze ambientali, una metafora della propria vita e del proprio destino. Ciononostante
non guardano con timore a questo fenomeno. Per molti di loro la corrosione è un'occasione per scoprire, pensare, operare, cioè per
realizzarsi scientificamente o professionalmente. Per qualcuno è addirittura uno strumento per fantasticare e giocare, cioè per
vivere.
Per gli addetti ai lavori la corrosione è una medicina. Altro che malattia!
Prof. P. Pedeferri
Una curiosità…