Impermeabilizzare e cristallizzare le vasche di depurazione con una tecnologia innovativa: il caso Pavia Acque

Ing. Lorenzo Ferrandini
Direttore Tecnico
Pavia Acque S.c.a r.l.
Torino, 13-14 Giugno 2018 Centro Ricerche SMAT
Dr. Guido Cometto
Amm. Delegato
Supershield Italia

IMPERMEABILIZZARE E CRISTALLIZZARE LE VASCHE DI
DEPURAZIONE CON UNA TECNOLOGIA INNOVATIVA:
IL CASO DI PAVIA ACQUE

Chi è PAVIA ACQUE?
Gestore Unico, in forma consortile, del Servizio Idrico
Integrato della Provincia di Pavia
-  Circa 550.000 abitanti serviti
-  Circa 60 Mm3/anno acqua erogata
-  363 pozzi, 152 sorgenti
-  128 depuratori, 455 Imhoff
-  Circa 7.000 km reti A/F

Attività e investimenti
Pavia Acque è attiva dal 2008 come società patrimoniale;
dal 01/01/2014 ha ottenuto dalla Provincia di Pavia
(EGATO) l’affidamento in house del Servizio Idrico
Integrato per 20 anni.
Dal 2009 al 2017 Pavia Acque ha realizzato investimenti
su reti e impianti per oltre 84 M€.
L’attuale piano degli interventi (2016/2019) prevede circa
112 M€ di investimenti.

Attività e investimenti

Necessità prioritarie
Nel corso degli ultimi anni Pavia Acque ha dovuto risolvere
numerose criticità, dando la massima priorità ai segmenti
di fognatura e depurazione.
Negli anni tra il 2012 e il 2017 sono stati adeguati e
potenziati tutti i maggiori impianti di depurazione della
Provincia (Pavia, Vigevano, Voghera, Casteggio, Broni) e
realizzati nuovi impianti (tra cui Vidigulfo).

NELLA REALIZZAZIONE DI ALCUNI DEPURATORI
PAVIA ACQUE
HA UTILIZZATO, FRA LE PRIME AZIENDE DI
SERVIZI IN ITALIA,
LA TECNOLOGIA DI IMPERMEABILIZZAZIONE
PER CRISTALLIZZAZIONE

Il sistema di impermeabilizzazione per cristallizzazione:
l’esperienza di PAVIA ACQUE
Obiettivi:
-  Semplificazione delle attività di costruzione/rivestimento
di vasche a tenuta
-  Riduzione dei tempi di costruzione dei manufatti
-  Riduzione dei costi di realizzazione/rivestimento
-  Prolungamento della vita dei calcestruzzi

Caso 1 – Nuovo comparto di post-denitrificazione
del depuratore di Pavia (130.000 a.e.)

Caso 2 – Nuova vasca di ossidazione biologica
del depuratore di Vigevano (86.500 a.e.)

Caso 3 – Nuovo impianto di depurazione di
Vidigulfo (12.000 a.e.)

Risultati ottenuti:
-  Semplificazione delle attività di costruzione à Y
-  Riduzione dei tempi di costruzione dei manufatti à Y
-  Riduzione dei costi di realizzazione (no rivestimento) à Y
-  Prolungamento della vita dei calcestruzzi à ???
(lo scoprirà chi arriverà dopo di noi…)

LA TECNOLOGIA
DI IMPERMEABILIZZAZIONE
DEL CALCESTRUZZO
PER
CRISTALLIZZAZIONE

Il calcestruzzo e la tecnologia cristallizzante
•  Per rendere il calcestruzzo lavorabile si usa più acqua di quanta necessaria per il processo di
idratazione:
•  rapporto acqua/cemento minimo per una completa idratazione: circa 0,3 ma la miscela così
ottenuta è estremamente asciutta
•  per renderla lavorabile occorre usare più acqua di quanto necessaria per l’idratazione
•  Così gli aggregati sedimentano sul fondo spingendo l’acqua in eccesso verso la superficie, formando
pori e capillari.
Formazione dei
pori e capillari

Canali di fuorusita : L’acqua in eccesso fuorisce dal calcestuzzo e lascia
una rete di pori e capillari che trattengono la calce libera e il cemento
non idratato sulle loro pareti interne, creando per l’acqua e per gli ioni
aggressivi una via di accesso per entrare e deteriorare il calcestruzzo
Micro/Macro Fessurazioni : Durante l’idratazione il calcestruzzo si ritira ed il
suo volume cambia, causando micro fessurazioni che sono ulteriori vie di
accesso
Questi due fenomeni creano la POROSITA’ del calcestruzzo che viene
espressa come percentuale del volume totale del materiale: circa il 6/8 %
del volume calcestruzzo è costituito da questi vuoti.

•  La durabilità del calcestruzzo è legata alla sua POROSITA’ e quindi alla sua
PERMEABILITÀ: nonostante sembri una massa compatta, osservandolo al microscopio
elettronico il calcestruzzo è pieno di capillari, vuoti e micro fratture
•  Il calcestruzzo si degrada per effetto degli agenti chimici aggressivi (cloruri, solfati,
CO, CO2, ecc.) che, trasportati dall’acqua, penetrano nei pori e nelle micro
fessurazioni
•  Questi reagiscono coi ferro dell’armatura innescandone l’ossidazione, che sviluppa
una forte quantità di gas e crea le fratture nel calcestruzzo, iniziando il degrado

•  Il calcestruzzo subisce l’aggressione chimica per 3 cause:
•  La permeabilità, che è la capacità dell’acqua sotto pressione di penetrare attraverso un
materiale poroso, ed è misurata come “coefficiente di penetrazione”.
•  L’assorbimento capillare, che è la capacità dell’acqua, sotto forma di umidità presente
nell’aria o di liquido, di penetrare nei pori del calcestruzzo per assorbimento, a causa delle
diverse forze di coesione, adesione e tensione superficiale del liquido (acqua) a contatto
col solido (pori del calcestruzzo)
•  La diffusione, che fa sì che una soluzione acquosa più concentrata (contenente aggressivi
chimici all’esterno) si diffonda in una soluzione meno concentrata (all’interno del
calcestruzzo) fino a raggiungere l’equilibrio, trasportando all’interno del calcestruzzo gli
agenti chimici aggressivi

BLOCCANDO QUESTE TRE CAUSE DI DEGRADO
SI OTTIENE
UN CALCESTRUZZO IMPERMEABILE
QUINDI AD ELEVATA
DURABILITA’ E RESISTENZA
ALLE AGGRESSIONI CHIMICHE

•  la reazione chimica di cristallizzazione utilizza la calce libera, silicati e alluminati
presenti sulle pareti dei pori e capillari, quindi la chimica propria del calcestruzzo
•  Forma cristalli aghiformi insolubili al loro interno
•  i cristalli impediscono il passaggio della molecola dell’acqua, BLOCCANDO L’INGRESSO
DEGLI AGENTI CHIMICI AGGRASSIVI CHE CAUSANO IL DEGRADO DEL CALCESTRUZZO
•  permettono tuttavia all’aria di passare, lasciando respiraRe la struttura
•  la reazione chimica si ri-innesca ogni qual volta, anche nel tempo, l’acqua tenta di
penetrare nel calcestruzzo (auto-sigillazione di fessure fino a 0,4/0,5 mm.)
•  l’intera massa è impermeabilizzata
•  i’impermeabilizzazione è perenne

Formazione dei cristalli igroscopici nei pori del calcestruzzo

Vantaggi della TECNOLOGIA CRISTALLIZZANTE

•  Calcestruzzo nuovo: ADDITIVI cristallizzanti in polvere cementizia o liquidi
per l’additivazione del calcestruzzo in centrale di betonaggio
•  Risanamento: BOIACCHE CEMENTIZIE o PRODOTTI A BASE ACQUOSA
cristallizzanti a penetrazione profonda per il risanamento del calcestruzzo impregnato
di acqua
•  Protezione: PRODOTTI A BASE ACQUOSA cristallizzanti polifunzionali
antidegrado per l’impermeabilizzazione e la protezione del calcestruzzo

Calcestruzzo nuovo: additivi
Additivi a base cementizia
•  Si dosano manualmente in centrale di betonaggio sulla tramoggia degli inerti
•  Possono influenzare lo slump
•  Non sono compatibili con tutti i tipi di cemento
Additivi liquidi a base acquosa
•  Si dosano in centrale di betonaggio come gli altri additivi liquidi
•  Entrano a far parte del ciclo automatizzato di produzione dell’impianto, garantendo
la certezza del dosaggio
•  La quantità di prodotto additivato è certificata nel DDT di ogni singola betoniera
•  Non influenzano lo slump e sono compatibili con tutti i cementi

Il sistema di impermeabilizzazione per cristallizzazione tipo
“VASCA BIANCA”
•  Gli additivi cristallizzanti sono il componennte principale del sistema di
impermeabilizzazione per cristallizzaione del tipo « VASCA BIANCA »
•  Il sistema combina l'uso dell’additivo (per impermeabilizzare la massa del
calcestruzzo utilizzato per costruire la struttura) con prodotti specifici e una
cura adeguata nella realizzazione dei giunti di costruzione e di
movimento.
•  Il sistema è attuato dall’impresa di costruzione che gestisce il progetto,
con l'aiuto e la supervisione dei tecnici del fornitore del sistema.

Risanamento del calcestruzzo
Prodotti cristallizzanti per il risanamento del calcestruzzo:
BOIACCHE CEMENTIZIE
•  si applicano a pennello o a spruzzo con intonacatrice
•  richiedono due passate, con un tempo di attesa intermedio per l’asciugatura della
prima passata
•  richiedono la vaporizzazione di acqua per 2/3 giorni per favorire la penetrazione
del prodotto nel calcestruzzo
•  funzionano sia in spinta positiva che negativa
•  Penetrano in profondità e resistono a forti spinte idrostatiche

PRODOTTI LIQUIDI A BASE ACQUOSA
•  si applicano a spruzzo con una semplice pompa a bassa
pressione
•  richiedono una sola applicazione
•  non richiedono trattamenti successivi di idratazione
•  riducono di circa l’80 % il tempo di applicazione del
prodotto e di quasi il 90% il costo della mano d’opera
rispetto ai cementizi.
•  resistono pressioni idrostatiche sia positive che negative
fino a 12 bar
•  sono ecologici ed zero contenuto di VOC

MALTE CEMENTIZIE CRISTALLIZZANTI
Il sistema tipico di riparazione delle crepe nel calcestruzzo in presenza di
acqua in pressione coi prodotti cristallizzanti è quello del “crack repair”,
che consiste in:
•  Scavare una scanalatura per la lunghezza della crepa + 50 cm. per parte
•  Bloccare la venuta d’acqua con una malta cristallizzante ad azione
rapida
•  Rasare con una malta cristallizzante con caratteristiche strutturali (R4)
•  Trattare l’area con la boiacca cristallizzante o il cristallizzante liquido
IL SISTEMA FUNZIONA IN CONTROSPINTA E VIENE APPLICATO NORMALMENTE
DALL’ESTERNO A VASCHE PIENE

<Prima dell’intervento
Durante l’intervento >
< Dopo l’intervento
ESEMPIO DI
APPLICAZIONE

Protezione e ipermebilizzazione del calcestruzzo:
nuovi prodotti
I prodotti più innovativI della tecnologia cristallizzante SONO QUELLI MULTIFUNZIONE
A BASE ACQUOSA, ecologici e a zero contenuto di VOC, per la protezione ed
impermeabilizzazione delle infrastrutture e del calcestruzzo faccia vista
Questi prodotti vengono applicati in una sola passata per vaporizzazione sul
calcestruzzo, e penetrano in profondità e per cristallizzazione:
•  Impermeabilizzano la massa
•  Creano una barriera resistente alle aggressioni chimiche forti
•  Rendono repellente la superficie del calcestruzzo

Questi prodotti hanno una triplice azione e generano:
•  All’interno della massa del calcestruzzo
-  cristalli igroscopici che impermeabilizzano in profondità tutta la
matrice del calcestruzzo
-  cristalli idrati nello strato superficiale per 0,5/2,00 cm., a seconda
del tipo di calcestruzzo, creando una barriera estremamente
resistente agli agenti chimici aggressivi quali cloruri e solfati, alla
carbonatazione, alla ASR, ed ai cicli di gelo e disgelo
•  In superficie
-  creano un forte effetto repellente, che impedisce alle polveri
nell’aria di aderire, evita la formazione di vegetazione e nel caso
di pavimentazioni la penetrazione di olii e carburanti.
Protezione e ipermebilizzazione del calcestruzzo:
nuovi prodotti

Protezione e impermebilizzazione del calcestruzzo:
nuovi prodotti

Applicazioni per prolungare la vita del calcestruzzo
e proteggerlo dalle aggressioni chimiche

I sistemi di impermeabilizzazione per cristallizzazione
SOSTENIBILITA’
•  Impermeabilizzano utilizzando la chimica stessa del
calcestruzzo, eliminando l’uso di altri prodotti inquinanti
•  Conferiscono un’impermeabilizzazione perenne e non limitata
nel tempo come altri sistemi di impermeabilizzazione
•  Permettono il riciclo del calcestruzzo senza nessun costo
aggiuntivo di selezione dei materiali in quanto:
•  Utilizzano acciaio per sigillare i giunti di costruzione,
•  Utlizzano bentonite (argilla), non resine come altri sistemi di
“Vasca bianca” per I giunti

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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