- Che cos’è la carbonatazione del calcestruzzo?
- Le cause della carbonatazione del calcestruzzo: un mix di fattori
- Conseguenze della carbonatazione del calcestruzzo
- Corrosione delle armature metalliche
- Fessurazioni e distacchi del calcestruzzo
- Compromissione della capacità portante della struttura
- Impatto economico
- Come proteggere il calcestruzzo dalla carbonatazione?
La carbonatazione del calcestruzzo è un fenomeno naturale che può compromettere la durabilità delle strutture in cemento armato. Si tratta di un processo chimico che, nel tempo, porta al degrado del calcestruzzo e alla corrosione delle armature, mettendo a rischio la stabilità degli edifici e delle infrastrutture.
In questo articolo vedremo che cos’è la carbonatazione del calcestruzzo, quali sono le sue cause e le conseguenze, e soprattutto come proteggere il calcestruzzo dalla carbonatazione con soluzioni efficaci, tra cui le pitture anticarbonatazione di Ard Raccanello.
La carbonatazione del calcestruzzo è un processo chimico in cui l’anidride carbonica (CO₂) presente nell’aria penetra nei pori del calcestruzzo e reagisce con l’idrossido di calcio (Ca(OH)₂), formando carbonato di calcio (CaCO₃).
Questo abbassamento del pH riduce l’alcalinità del calcestruzzo, compromettendo la protezione naturale delle armature in acciaio e favorendo la corrosione.
È importante sottolineare che la carbonatazione di per sé non è un processo dannoso per il calcestruzzo. Anzi, inizialmente può addirittura aumentarne la resistenza meccanica, rendendolo più compatto.
Il problema sorge quando il “fronte di carbonatazione”, ovvero la zona del calcestruzzo che ha subito questa trasformazione, raggiunge le armature metalliche interne.
Quando il pH scende sotto il valore critico di circa 9-10, la passivazione dell’acciaio viene compromessa e inizia la corrosione, con conseguenti danni strutturali.
La velocità e l’entità della carbonatazione dipendono da una serie di fattori interconnessi, che possiamo raggruppare principalmente in due categorie: le caratteristiche intrinseche del calcestruzzo e le condizioni ambientali esterne. Scopriamole tutte.
- Qualità del calcestruzzo: un calcestruzzo con un elevato rapporto acqua/cemento tende ad essere più poroso e quindi più vulnerabile alla penetrazione dell’anidride carbonica. Anche la tipologia di cemento e la qualità degli aggregati utilizzati giocano un ruolo cruciale.
- Porosità del calcestruzzo: maggiore è la porosità, più velocemente la CO₂ penetra all’interno.
- Microfessurazioni superficiali: difetti superficiali, anche minimi, possono diventare vie preferenziali per l’ingresso dell’anidride carbonica. Se vuoi saperne di più sulle fessurazioni, leggi il nostro articolo su come riconoscere le fessurazioni.
- Tecniche di getto e compattazione inadeguate: una messa in opera non corretta, che non garantisce la compattezza del calcestruzzo, aumenta la sua permeabilità.
- Spessore ridotto del copriferro: uno strato sottile di calcestruzzo sopra l’armatura accelera la corrosione del ferro.
- Mancanza o inadeguata stagionatura (cura del calcestruzzo fresco): una corretta stagionatura è fondamentale per garantire l’idratazione completa del cemento e la formazione di una struttura compatta e meno permeabile.
- Concentrazione di anidride carbonica nell’aria: le aree urbane e industriali, con una maggiore concentrazione di CO₂, accelerano il processo di carbonatazione.
- Umidità intermedia: sorprendentemente, un tasso di umidità relativa intermedio (tra il 50% e l’80%) favorisce l’attivazione del processo di corrosione. Un’umidità troppo bassa rallenta la reazione, mentre un’umidità troppo alta o la presenza di acqua satura nei pori impediscono la diffusione dell’anidride carbonica.
- Temperatura: temperature più elevate possono accelerare le reazioni chimiche.
- Esposizione agli agenti atmosferici: l’alternanza di cicli di gelo-disgelo e l’esposizione alla pioggia possono causare microfessurazioni che facilitano la penetrazione dell’anidride carbonica.
- Presenza di inquinanti aggressivi: sostanze come l’anidride solforosa (SO₂) e gli ossidi di azoto (NOx) possono contribuire al degrado del calcestruzzo e accelerare la carbonatazione.
Quando il fronte di carbonatazione raggiunge le armature metalliche, si innesca un processo di corrosione che può avere conseguenze gravi per la stabilità e la durabilità delle strutture in calcestruzzo armato. Le conseguenze principali della carbonatazione sono:
La carbonatazione provoca una diminuzione del pH all’interno del calcestruzzo, da valori alcalini (circa 13) a valori neutri o leggermente acidi.
Questa riduzione del pH distrugge la pellicola protettiva (passivazione) che normalmente avvolge l’acciaio delle armature, rendendolo vulnerabile alla corrosione.
In presenza di ossigeno e umidità, l’acciaio inizia a ossidarsi, formando ruggine (ossido di ferro). Questo processo di ossidazione porta a un aumento di volume dell’armatura, esercitando una forte pressione sul calcestruzzo circostante.
La pressione esercitata dalla ruggine provoca la formazione di fessurazioni nel calcestruzzo, inizialmente sottili ma che possono progressivamente allargarsi.
Nei casi più avanzati, la spinta della ruggine può causare il distacco di porzioni di calcestruzzo (spalling), esponendo ulteriormente le armature alla corrosione e compromettendo l’estetica e la sicurezza della struttura.
La diminuzione della sezione resistente dell’armatura a causa della corrosione riduce la capacità portante della struttura, in particolare la sua resistenza a trazione e flessione.
Questo può portare a cedimenti strutturali, soprattutto in elementi sollecitati come travi, pilastri e solai, con gravi rischi per la sicurezza degli occupanti.
Gli interventi di riparazione e ripristino delle strutture danneggiate dalla carbonatazione possono essere molto costosi e complessi, richiedendo spesso l’impiego di tecniche specializzate.
Le riparazioni possono comportare interruzioni di servizio, disagi per gli utenti e una svalutazione degli immobili.
La prevenzione è la strategia più efficace ed economica per contrastare la carbonatazione del calcestruzzo. È fondamentale agire sia in fase di progettazione e costruzione che attraverso interventi di protezione superficiale.
Controllo della qualità del calcestruzzo
- Utilizzare un calcestruzzo con un rapporto acqua/cemento adeguato.
- Assicurarsi che la maturazione del calcestruzzo avvenga in condizioni controllate.
Aumento dello spessore del copriferro
Uno spessore maggiore del copriferro rallenta la penetrazione della CO₂, proteggendo le armature interne.
Corretta esecuzione dei lavori
È fondamentale prestare particolare attenzione alla compattazione del calcestruzzo durante la messa in opera, al fine di eliminare i vuoti d’aria interni che potrebbero aumentare la permeabilità.
Stagionatura adeguata
Garantire una corretta stagionatura del calcestruzzo fresco è essenziale per permettere una completa idratazione del cemento, contribuendo così a ottenere una struttura più compatta e resistente.
Impiego di additivi specifici
L’utilizzo di additivi disponibili in commercio può essere una strategia efficace per ridurre ulteriormente la porosità del calcestruzzo, limitando la sua vulnerabilità alla penetrazione dell’anidride carbonica.
Una delle soluzioni più efficaci e ampiamente utilizzate per proteggere il calcestruzzo dalla carbonatazione è l’applicazione di pitture anticarbonatazione.
ARD Raccanello, forte della sua lunga esperienza nel settore, offre una gamma di finiture per calcestruzzo specificamente formulate per contrastare questo fenomeno.
Queste pitture creano una barriera protettiva sulla superficie del calcestruzzo, impedendo o rallentando significativamente la penetrazione dell’anidride carbonica e dell’umidità, pur permettendo al vapore acqueo proveniente dall’interno di fuoriuscire (traspirabilità).
- Elevata efficacia anticarbonatante: formulate con resine e pigmenti specifici per bloccare la CO₂.
- Ottima traspirabilità: permettono al calcestruzzo di “respirare”, evitando la formazione di condensa e il rischio di distacchi.
- Elevata resistenza agli agenti atmosferici: proteggono il calcestruzzo da pioggia, raggi UV, sbalzi termici e inquinamento.
- Buona elasticità: adattandosi ai movimenti strutturali, prevengono la formazione di fessurazioni.
- Durabilità nel tempo: garantiscono una protezione prolungata, riducendo la necessità di interventi di manutenzione frequenti.
- Ampia gamma di colori e finiture: consentono di coniugare protezione ed estetica.
- Impermeabilizzazione superficiale con resine o altri prodotti: in alcuni casi, possono essere utilizzate resine o altri prodotti impermeabilizzanti per creare una barriera protettiva. Scopri le nostre soluzioni per il trattamento del cemento armato.
- Protezione catodica: questa tecnica, più complessa e costosa, viene utilizzata per proteggere le armature dalla corrosione in strutture particolarmente esposte o già danneggiate.
La carbonatazione del calcestruzzo è un problema diffuso che può compromettere la sicurezza e la durabilità delle strutture in cemento armato.
Tuttavia, con interventi preventivi come l’uso di pitture anticarbonatazione, la scelta di un calcestruzzo di qualità e la diagnosi preventiva, è possibile proteggere le strutture in modo efficace.
ARD Raccanello offre soluzioni innovative e un supporto tecnico specializzato per la protezione del calcestruzzo.
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