Webinar 18 febbraio "Fermare il degrado ed estendere il ciclo di vita degli impianti in calcestruzzo"

1. DURABILITÀ DELLE STRUTTURE:
ATTACCHI CHIMICO-FISICI /
PRELIEVI IN OPERA E ANALISI /
MIGLIORAMENTO QUALITATIVO DEI CALCESTRUZZI
RELATORE: ANDREA TERMINIO
WEBINAR – Online, 18 Febbraio 2021
Swiss Beton
Technology SA
LABORATORIO
PROVA MATERIALI
ISO CEI 17025
Webinar Supershield

2. 1 – Introduzione agli argomenti
• Come abbiamo potuto vedere dalla precedente esposizione dell’Ingegner Ferrandini, il
degrado delle Strutture in cls negli impianti di trattamento delle acque ha
prevalentemente origine da aggressioni Chimico-Fisiche.
• La prefazione a questa parte è necessaria per chiarire alcuni concetti legati alla qualità
di una struttura. A livello DM infatti, per qualità viene inteso il raggiungimento di una
determinata prestazione meccanica precedentemente stabilita, mentre per quanto
concerne la Durabilità in realtà i riferimenti legati ai prelievi in Opera - come pure alle
Analisi di laboratorio - sono ancora piuttosto modesti.

3. 2 – La Durabilità e gli interventi manutentivi
• Come vedremo piu’ avanti, tuttavia, è proprio la determinazione delle caratteristiche di
Durabilità – specialmente in ambito Genio Civile – a chiarire la potenziale idoneità di un
manufatto a resistere nel tempo alle aggressioni ambientali, le artefici - di fatto – del
degrado di queste strutture.

4. 3 – Qualifica di calcestruzzi Durabili – Le Prove
• Per ottenere cls durabili, secondo la Norma 206-1,
dobbiamo considerare la Classe di esposizione in cui si
trova la struttura. Le condizioni piu’ restrittive sono
quelle in cui si sommano piu’ Classi di esposizione, come
ad esempio Attacco Chimico – «XA» – e Fisico da
«Gelo/disgelo» – «XF». Queste combinazioni danno
luogo ad esigenze multiple per quanto attiene alle
richieste tecnologiche, come ad esempio:
• - un cemento con Alta o Altissima resistenza ai Solfati;
• - un contenuto di Aria introdotta tra il 4 e il 5% in
volume;
• - un Rapporto acqua/cemento inferiore a 0,50 o 0,45
per le Classi «XA2» o «XA3».
• Spesso, Aggiunte di Tipo II migliorano notevolmente la
Durabilità complessiva.

5. 4 – Qualificare e porre in opera calcestruzzi Durabili – altre considerazioni
• Occorre quindi procedere con una Qualifica del
calcestruzzo, i cui risultati pero’ devono avere per fulcro
non tanto la prestazione meccanica piu’ elevata, ma il
miglior risultato possibile in termini di durata nel tempo!
• Attenzione anche agli eccessi; prestazioni meccaniche
notevoli o impieghi di Aggiunte Tipo II elevate – come la
Microsilica – causano sovente fenomeni fessurativi
importanti, alla stessa stregua di eccessivi dosaggi di
cemento!
• La scelta dei Costituenti, quindi, diventa di fondamentale
importanza per ottenere la maggiore Durabilità possibile;
spesso si tratta di combinare cementi differenti, o di
abbinare Additivi che abbiano – tra le altre funzioni –
quella di ridurre le prestazioni meccaniche finali. (come
«SRA» oppure i micro-pori di aria aggiunta).

6. 5 - Verifiche della Durabilità: La Resistenza alla penetrazione dei Cloruri
• Sempre con riferimento alla
Durabilità del calcestruzzo, citiamo
la verifica che si esegue
relativamente alla «Penetrazione
dei Cloruri» determinante per
garantire la protezione dello strato
di copriferro nei confronti
dell’attacco dei Cloruri nell’acqua.
• Si puo’ inoltre eseguire sull’Opera
nel caso di mancata Conformità dei
Controlli effettuati in fase di getto
(carotaggi, diametro 50 o 100 mm -
Norma SIA 262/1:2013)

7. 6 – Verifica della distribuzione dei micro-pori d’aria occlusa con Macchina
«AVA-3000»
• E’ un’analisi molto interessante per determinare – sul cls allo stato fresco – diametro
e percentuale dei pori inseriti, indispensabili per la valutazione della Resistenza al gelo
e ai Sali disgelanti nella fase di qualifica dei calcestruzzi.
• Sul cls indurito, è inoltre possibile verificare lo Spacing – o Fattore di Distanza –
tramite analisi al microscopio elettronico a luce polarizzata su lamine sottili.

8. 7 - Analisi della resistenza alla penetrazione dell’Anidride Carbonica
L’analisi della Carbonatazione Veloce è tra le poche Prove che determina con il
risultato finale una garanzia di Durabilità alla CO2 di 50 anni (nel caso meno
restrittivo) oppure di 100 anni. Viene eseguita su prismi in calcestruzzo dimensioni
120x120x360 mm, mentre la durata della prova è di 63 giorni.

9. 8 - Determinazione della Resistenza al gelo e ai Sali disgelanti;
• E’ una Prova di tipo Fisico; e’ necessaria quando si debba qualificare un cls con
caratteristiche di Resistenza al Gelo, dato che non rappresenta una garanzia la sola
inserzione di micro-aria o il raggiungimento di un basso rapporto A/C. Aggregati gelivi
– WA24 del grano grosso > 1,0% non sono adatti!
• Anche in questo caso, sono importanti sia la tipologia di cemento impiegata che le
Aggiunte di Tipo II.

10. 9 - Analisi di Impermeabilità all’acqua sotto Pressione / EN 12390-8
• E’ certamente una Prova indiretta della Durabilità in generale, in quanto al ridursi del
Rapporto A/C si riduce drasticamente la Permeabilità Capillare e conseguentemente
la possibilità di passaggio dell’acqua attraverso il cls.
• Al temine dell’Analisi, si determina la profondità di penetrazione nel cls dopo aver
aperto i campioni in due parti, misurando le zone umide e annotando l’infiltrazione in
mm.

11. 10 - Determinazione della qualità del calcestruzzo in opera /
Verifica del Risanamento applicato
 Le Prove di Strappo – o Pull Off , EN 1542 – si basano sull’intaglio del cls e relativa
applicazione di dischi in acciaio sulla superficie di Prova.
 Determinano sia l’aderenza del cls di base (affinchè si verifichi la sua capacità di
ricevere un materiale di riprofilamento), sia l’aderenza del risanamento stesso al
termine della riparazione, sia esso calcestruzzo, malta o rivestimento protettivo.
 Normalmente si eseguono serie da 5 campioni.

12. 11 – Conoscere la Struttura / Metodi di indagine per la determinazione delle
caratteristiche dei materiali
 In fase di realizzazione di una
struttura in cemento armato, si
mettono in atto procedure per la
qualificazione ed il controllo dei
materiali, che prevedono l'esecuzione
di prove e misure.
 Sulle strutture già realizzate, la verifica
della qualità – e quindi dell’eventuale
degrado dei materiali - viene eseguita
utilizzando metodologie diverse.
 Un utile punto di partenza è la
conoscenza delle caratteristiche dei
materiali utilizzati all'epoca della
costruzione, che si può reperire dalle
normative, dai manuali tecnici o dai
Capitolati allora in uso.

13. 12 - Determinazione della qualità del calcestruzzo in opera
Sono state messe a punto diverse
metodologie, ciascuna con le sue
potenzialità ma anche coi suoi
limiti.
Una fondamentale distinzione è fra
 prove dirette (distruttive)
 E prove indirette (non
distruttive).
Le prime danno risultati affidabili,
ma, essendo "distruttive", possono
essere fatte in numero limitato per
non arrecare danni alla Struttura
(tipico ad esempio il caso dei
carotaggi su parti in esercizio
come i Pilastri).

14. a) Prove dirette:
• Carotaggi (diametro > 50 mm)
• Microcarotaggi (intesi con
diametro < o uguale a 50 mm)
• (Nota: i carotaggi sono intesi sia
per le verifiche meccaniche che per
le Analisi legate alla Durabilità)
b) Prove indirette:
non distruttive (sono le più utilizzate
nel campo degli edifici esistenti):
• Sclerometria;
• Velocità di propagazione degli
Ultrasuoni;
• Metodi combinati
13 – Tipologia dei prelievi: Prove Dirette e Indirette maggiormente diffuse

15. 14 - Tipologie di Prove che possono essere effettuate sui carotaggi
a) Prove Fisico-meccaniche:
• Resistenza a Compressione
• Trazione Diretta (diametro > 50 mm)
• Trazione Indiretta o Brasiliana (diametro > 50
mm)
• Determinazione del Modulo di Elasticità Secante
in Compressione (UNI EN 12390-13)
• Prova di Strappo o Pull Off
• Pull Out
b) Prove di Determinazione dello stato di
Degrado/invecchiamento:
• Contenuto di Cloruri con Metodo
Potenziometrico;
• Profondità della Carbonatazione (Fenolftaleina);
• Resistenza al Gelo e ai Sali disgelanti;
• Resistenza alla Penetrazione dei Cloruri;
• Impermeabilità all’acqua sotto pressione.

16. 15 – Tipologia/dimensioni dei campioni occorrenti ricavati tramite carotaggi /
Analisi legate alla Durabilità
c) Prove di Determinazione della qualità
iniziale / di verifica di Conformità dopo il
getto/Risanamento:
• «Profondità di penetrazione
dell’acqua sotto Pressione» (UNI
EN 12390-8, carote diametro 150
mm e altezza minima 120 mm)
• Resistenza e Profondità dei
Cloruri (5 carote diametro 50 o 100
mm, rapporto 1:1)
• «Resistenza al Gelo e ai Sali
Disgelanti» (4 carote diametro 100
mm, altezza minima 50 mm)
• Resistenza ai Solfati (carote
diametro 30 mm)

17. 16 – I prelievi in Opera – Generalità / EN 12504-1:2019
• Si devono prendere in considerazione
le seguenti avvertenze:
• Il diametro delle carote deve essere
uguale o superiore a tre volte il
diametro massimo degli aggregati (i
diametri consigliati sono compresi tra
75 e 150 mm).
• Questa considerazione vale in linea di
massima non solo per la verifica della
resistenza a Compressione, ma per
tutte le Analisi.
• In caso contrario, l’aggregato avrà una
notevole incidenza sul risultato finale
della Prova.

18. 17 – I prelievi in Opera: conformità dei campioni / EN 12504-1:2019
•Le carote destinate alla valutazione della
resistenza non dovrebbero contenere ferri
d’armatura, (si devono scartare i provini
contenenti barre d’armatura inclinate o
parallele all’asse). Questo perché la presenza
di ferro non solo potrebbe incidere sulle
prestazioni, ma anche sulla determinazione
della Densità del cls indurito.
•Per ottenere la stima attendibile della
Resistenza di un’area di prova devono essere
prelevate e provate almeno tre carote.
(Norma UNI EN 13791:2008 per la
valutazione dei risultati)

19. 18 - Verifica dell’Impermeabilità all’acqua sotto Pressione
• Ritroviamo la Prova citata per le
Qualifiche; eseguita su carotaggi in
opera del diametro di 150 mm privi di
spezzoni di armatura (la cosa piu’
difficile da ottenere, visti i «passi» delle
armature), che verranno preparati per
l’Analisi.
• Una volta posizionati sotto la macchina
di prova, viene immessa acqua in
pressione a 5 Bar costanti per una
durata di 72 ore, poi le carote vengono
aperte tramite Trazione Indiretta e
quindi misurata la penetrazione
dell’acqua sul fronte del provino.
• Si esegue normalmente su tre campioni.

20. 19 – Determinazione del profilo della Carbonatazione
• Dopo aver effettuato i
carotaggi, i campioni estratti
vengono racchiusi
ermeticamente in sacchetti
e portati in laboratorio.
• Dopo aver eseguito una
Trazione Indiretta e divisi in
due parti, vengono trattati
con Fenolftaleina per
determinare lo strato
carbonatato, che si rivelerà
incolore rispetto allo strato
di cls ancora in grado di
proteggere il ferro.

21. 20 – Commento e considerazioni finali
• Come accennato nella prefazione, in Italia con
molte difficoltà si controlla la qualità del
calcestruzzo. Ovvero: se dovessimo stilare una
classifica di importanza, legata ai fattori che
maggiormente influenzano la qualità/durabilità
finale, indicherei:
• 1) mancanza del mescolatore e/o sistemi di
verifica della precisione di dosatura efficienti;
• 2) assenza di controlli del calcestruzzo, ovvero che
non si basino solo sulla verifica del Cono di
Abrams;
• 3) assenza di Analisi per la determinazione della
Durabilità, sia in fase di qualifica/controlli, che
negli eventuali carotaggi di controllo in opera.

22. 21 – Qualificare e porre in opera calcestruzzi Durabili – trasporto e maturazione
• Un calcestruzzo durabile deve mantenere le sue proprietà anche durante il
trasporto e l’attesa/messa in opera in cantiere; per questo motivo, si devono sempre
considerare le condizioni ambientali – temperature elevate/basse o presenza di vento
– e prendere le opportune contromisure;
• La messa in opera deve essere eseguita scrupolosamente, evitando post-aggiunte
sconsiderate sul posto e mantenendo per quanto possibile la maturazione a umido
dei manufatti.
• E quindi….Direzione Lavori, Laboratorio, Impresa, Centrale di betonaggio…..ognuno
deve fare la sua parte!

23. RINGRAZIAMO PER LA VOSTRA
ATTENZIONE
WEBINAR SUPERSHIELD – Online, 18 Febbraio 2021
Swiss Beton
Technology SA
LABORATORIO PROVA
MATERIALI ISO CEI 17025
terminio@sbtsa.ch