Corrosione dei calcestruzzo - DipCIA

Degrado dei Materiali Non Metallici -Corso all' Universita di Cagliari 

Prof, Or, Bernhard Elsener belsener@unica.it 

Corrosione 

dei calcestruzzo 

M. Massazza, Bergamo, in Oocumentazione 0007 (1986) p, 15 -41 

b 

SIA Societa svizzera degli ingegneri e degli architetti 

1. INTRODUZIONE zi preparati con cementi ricchi in C3A forniscono eccel- 

U 1 .. 1 1 d lenti prestazioni se mantenuti in condizioni ordinarie, 

na vo ta messo 1n opera 1 ca cestruzzo eve mantenere 

, t 1 t 1 tt ' t . h t tt 1, d ~a possono subire gravi deterioramenti se vengono messi 

1n egre ne empo e cara er1S 1C e s ru ura 1 e arh' 

t tt ' h 1 1" " t Q t a contatto con acque ricche in solfati. 

c 1 e on1C e per e qua 1 v1ene 1mp1ega o. ues 0 re - 

quisito viene espresso dal temine "durabilitä". 

L'entitä dei danni che puö subire un calcestruzzo dipen- 

La durabilitä non e soltanto una esigenza tecnica, ma .e d da 11e sue cara tt er1S ' t ' 1C he e da ll ' i n t enS1 ' t a - con 1a quaanche 

economica e sociale. 11 rifacimento 0 soltanto la 1 , 1 , t ' d t ' t ' . t tt " , 

e ag1scono 9 1 agen 1 e er10ran 1, ma 1n u 1 1 cas1 

riparazione di un manufatto sono operazioni sempre co -- e s t re tt amen t e 1ega t a a 11a permea b' 1 l 1 ' t a. - 

stase e talvolta gravate anche dagli oneri di demolizioneo 

In ogni caso le operazioni di restauro so no accompagnate 

da interruzioni piü 0 meno prolungate della fun -E' infatti evidente che la penetrazione di gas, acqua 

liane svolta dalla costruzione ammalorata e quindi da e soluzioni aggressive all'interno del calcestruzzo prodisagi 

e, indirettamente, da oneri supplementari. voca danni piü gravi rispetto ad un semplice contatto 

Purtroppo nel recente passato, progettisti e costrutto- superficiale. 

ri hanno pasta attenzione prevalentemente, se non esclusivamente, 

al problema della sicurezza delle costruzio- Nel calcestruzzo armato la penetrazione di acqua e di a- 

ni a breve termine, cioe della loro resistenza trascu -ria puö condurre alla corrosione dei ferri e poiche i 

rando i problemi a lungo termine. prodotti della corrosione hanno un volume superiore a 

La durabilitä di un calcestruzzo e influenzata da nume- quello dell'acciaio, possono dare luogo a fessurazioni, 

ros1 , fattor1, ,.., 1ntern1 od estern1, che sono comunemente Spaccature e di stacchi de 1 Cal cestr uzzo d1' r1' copr1' menta. 

classificati come chimici, fisici e meccanici. Trai primi 

rivestono particolare importanza la composizione dei Le costruzioni in calcestruzzo possono essere circondacementi 

e degli aggregati, la natura delle soluzioni 0 te da ambienti diversi, aria, acqua e suolo, contenenti 

dei gas che vengono a contatto con il calcestruzzo. Tra gli agenti specifici,causa del deterioramento. 

i fattori fisici, sono importanti la porositä del Questi possono essere gli stessi ma il diverso ambiente 

manufatto, le escursioni della temperatura esterna, l'a- ne modifica l'azione e l'efficacia. 

liane dei cicli di gelo e disgelo. Tra quelli meccanici Le cause di deterioramento del calcestruzzo sono molteinfine 

figurano l'abrasione, gli urti e la cavitazione. plici, interne ed esterne, ma sempre strettamente colle- 

Raramente una causa di degradazione risulta dannosa gate tra di loro. Per questo motivo un approccio siste- ~ 

d .' 1 t t . 1 1 d' t matico all'analisi delle cause del deterioramento del 

quan 0 ag1sce lS0 a amen e, ma 1n genera e 0 1ven a 

quando e presente contemporaneamente ad altre. Ad esem- calcestruzzo non e possibile e bisogna affront are il 

pio, variazioni di temperatura della superficie esterna problema con una certa schematizzazione. 

di un calcestruzzo provocano dei danni non direttamente Per semplicitä di esposizione verranno quindi considerama 

per le tensioni che il basso coefficiente di trasmis- te come cause primarie della degradazionedel calcestruzsione 

termica del calcestruzzo crea tra 10 strata super- zo la macrostruttura del calcestruzzo, cioe la sua poroficiale 

e le part i piü interne. Similmente, calcestruz- sitä,ed i diversi fattori ambientali. 

IS

, "" " " 

--~"-"' "., 

2. POROSITA' E PERMEABILITA' La permeabilitä degli aggregati, come mostra la tabella 

1, e dello stesso ordine di grandezza di quella delle 

La penetrazlone dl sostanze aggresslve nell'lnterno del 

paste di cemento, ma in un calcestruzzo compatto i gracalcestruzzo 

e posslblle a causa della sua poroslta. Na- 

1 nuli dell'aggregato sanD completamente rivestiti della 

tura mente poroslta non e slnonlmo dl permeablllta PO1- 

pasta di cemento per cui la permeabilitä del calcestruzche 

un slstema dl porl ChlUS1, come quello eslstente nelzo 

dipende principalmente da quella della pasta la porcellana, non consente il passaggio di fluidi, ma . 

certamente un calcestruzzo permeabile e sempre poroso. I fattori principali che agiscono sulla permeabilitä del 

.calcestruzzo sanD il dosaggio ed il tipo di cemento il 

La porositä totale del calcestruzzo dipende essenzial -' 

rapporto a/c, il grado di idratazione raggiunto al momente 

dalla porositä della pasta cementizia che e costimeno 

dell'esposizione al mezzo aggressivo, l'essiccaziotulta 

dal porl del gel e dal porl caplllarl. 

ne del manufatto e l'omogeneitä del calcestruzzo. 

I primi rappresentano circa il 28% del volume della pasta, 

e ne sanD una caratteristica intrinseca costante. La fig.2 (2) mostra chela permeabilitä del calcestruzzo 

11 lorD diametro medio e perö malta piccolo «60 A) e diminuisce rapidamente ton l'aumentare del contenuto di 

quindi il coefficiente di permeabilitä del gel e soltan- cemento, ma altre certi valori le variazioni di permeato 

circa 7.10-16 m/sec. bilitä diventano trascurabili. 

I pari capillari della pasta costituiscono da 0 sinD al 

40% del yolume della pasta e possiedono dimensioni notevolmente 

superiori a quelli del gel, per cui la pasta e 

La stessa figura mostra che la permeabilitä dipende no- 

tevolmente dall'efficienza della compattazione. 

da 20 a 100 volte piu permeabile del gel che la costi -FIGURA 2: Permeabilitä di calcestruzzi confezionati ton 

tuisce. quantitä differenti di cemento e assestati a 

mano 0 vibrati (2) 

In ogni caso, i pari capillari contribuiscono alla per- 

0 , 20 

0 

meabilitä solo nella misura in cui sanD intercomunican- 0\ 

ti. Per questo motivo il coefficiente di permeabilitä j \ 

E 0,15 

cresce lentamente sinD a quando la porositä non supera ~ \ \ AsseSI810 8 m8no 

certi valori altre i quali si comincia a formare un si- ~ 0 0,10 0 

sterna di pari capillari continui (v. fig. 1)(1). = 

Q.~ 0,05 

FIGURA 1: Relazione tra la permeabilitä e porositä capil- ~ 0000 

" "'- 0 

lare delle paste di cemento (1) ~ ~ 0 0 

In 0 0 

""" 0,05 0,08 0,07 0.08 O,Oi 0,010 0,011 

E ContenulO dl cemento, volume 

~ 100 ~ 

.0 

'0 

~ 

.ij A paritä di rapporto a/c i cementi piu fini tendono a 

:= 80 dare una pasta meno permeabile mentre la composizione 

,Q 

~ del cemento non influisce sulla permeabilitä finale del- 

Cl) 

~ 60 la pasta, ma solo su quella a brevi e medie stagionatu- 

~ re in quanta agisce indirettamente modificando la velo- 

.-citä 

~ 

d'idratazione. 

40 

Cl) I La permeabilitä aumenta, ton l'aumentare del rap porto 

) J, 

~ :cf~' dapprima lentamente ma poi (v. fig. 3)(3), supera- 

'u 20 ti certi valori, ton velocitä rapidamente crescente. 

;;: o~ 

~ rQl Questa figura corrisponde esattamente alla fig. 1 a di- 

~ rL;;

",._"-,-,,,.. 

FIGURA 3: Re1azione tra permeabi1ita e rapporto alt di l'aggregato dovrebbe ave re un diametro massimo i1 piu 

pasta di cemento maturato per i1 93% (3) grande possibi1e, comunque e essenziale che 1a somma di 

111 

E cemento + parti fini del1a sabbia (0< 0.25 mm) sia suf- 

~ ficiente per avvo1gere i granu1i piu grossi e riempire 

I~ ~ i vuoti tra essi (v. tabe11a 2)(4). Aumentando 1e fra - 

~120 

.~ zioni fini dell'aggregato (curva granulometrica piu con- 

~ I vessa) aumenta perö i1 fabbisogno di acqua per cui oc- 

IU 

~ J corre trovare il giusto compromesso tra contenuto in ce- 

E Gi 80 I menta e part i fini. 

Q. 

15 l'impermeabilita de1 calcestruzzo dipende anche da11'a- 

~ ! desione tra pasta di cemento ed aggregato, per cui e in- 

.! 40 { dispensabile che quest'ultimo sia ben pulito. l'adesio- 

~

--- 

""'" 'co ",.0 "".~ '" , 

Un attento ed efficace controllo dei precedenti fattori adeguatamente protette. Ltossidazione del ferro in ampuö 

risultare inutile qualora il calcestruzzo non sia biente umido da luogo alla formazione di voluminosi osomogeneo 

in ogni suo punto per la presenza di fessure 0 sidi di ferro idrati (ruggine) che creano tensioni capaspazi 

vuoti causati da giunti imperfetti, da nidi d'ape ci di rompere il calcestruzzo. Le differenze di volume 

0 da segregazioni dei materiali costituenti. Etanzi pro- di questi ossidi sono indicate nella fig. 5 (8). 

~ 

babile che la maggior parte delle perdite che si verificano 

nelle costruzioni idrauliche siano dovute a questa FIGURA 5: Volume relativa dei vari prodotti di corrosiocausa 

p1ut . t asta c he a 11 a poros1 ' t -. a 1n t r1nseca ' de 11a pa - 

ne (8) 

sta e dell'aggregato. 

3. L'ATMOSFERA 

L'atmosfera e composta principalmente di NZ e Oz e, in 

misura limitata, dai gas nobili e COZ' Oltre ad acqua 

liquida e gassosa essa contiene tratte di SOl' S03' NOZ' Fe(OH)3 

C1Z' NH3 e impurezze solide. La tabella 3 riporta la 

composizione dell'aria secca non inquinata, ma deve essere 

sottolineato che i valori relativi ai componenti minori 

possono subireampie variazioni locali. La stessa 0 1 2 3 4 5 6 

tabella indica le sorgenti importanti di contaminazione 

(7). VOLUME, cm 

3 

L'aria contiene sempre due componenti suscettibili di 

L'ossigeno perö si trova in quantita consistenti solo 

attaccare il calcestruzzo armato, vale a dire l'ossige- . 

all'esterno del calcestruzzo e per arrlvare all'armatuno 

e l'anidride carbonica. .. 

ra deve attraversare 11 coprlferro. 

3.1 L'ossigeno Lo spessore del copriferro costituisce quindi un ostaco- 

L'ossigeno e innocuo nei riguardi dei componenti del 10 alla penetrazione dell'ossigeno nel calcestruzzo ed 

calcestruzzo ma reagisce ton il ferro delle armature non infatti, come mostra la fig. 6, la velocita di diffusio- 

TABELLA 3: Composizione dell'aria secca non inquinata e inquinamenti 

primari (7) 

.. 1 .1 Inquinanti Fonti degli inquinanti 

Costltuentl vo.. massa principali principali 

de11taria 

N 78.1 75.5 COZ vulcani, combustibili, 

O~ Gas nobili ZO.9 0.94 Z3.1 1.3 CO ~~!~~!! motori a combustione 

COZ 0.03Z 0.046 SOx(SOZ) batteri, !~~~~~~!_~~!~~~! combustibili, 

CH 1.4xI0-4 7.8xI0-5 vulcani, spruzzi di af 

H 4 5x10-5 3.5xlO-5 Idrocarburi g~~-~~~!~~ 

motori a combust. in- 

N~ 

x 

10x10-6 3x10-7 ~_C_) --~~~~~!~~~~~~!!e!~~~~- 

03 Zx10-6 6x10-6 --~~!~~~!~~~!- --~~~~~~!!_~~~~~~~!~~~- 

SO 2x10-8 9x10-8 sostanze vulcani,venti,combu - 

x 5 5 in stione,processi indu- 

CO lxl0- 2xl0- particelle striali, meteoriti, 

NH Ixl0-6 Ix10-6 spruzzi d'acqua mari- 

3 na, incendi nelle roreste 

18

FIGURA 6: Velocitä di diffusione dell'02 in calcestruzzo FIGURA 8: Permeabilitä medie all'ossigeno risultate da 

non saturo (9) tutta l'indagine per due calcestruzzi con rapporto 

a/c = 0.5 e 0.65 aventi un volume calco- 

2 lato di pasta di cemento di 295 11m3 (11) 

0 N 

~ 1.8 IDE 

tU - 

, b 

E 1.6 -~ 6 

u 

g 

, 1.4 .~ * a/c= 0.5 

C) ~ 8a/c = 0.65 

~ .0 4 

P 1.2 ~ 

= U.R.=60" 

Q) .~ 

-0 

1 0 .- 

.= 2 

Q) c ~ 

.2 0.8 E 

CI) ~ 

= Q. 

; 0.6 a/c=O.5 0 1 3 28 

-0 

.-Tempo 

-0 0.4 ' 

di stagionatur-a/gior-ni 

'tU 

~ 0.2 che quest i siano pieni d'aria 0 d'acqua. Per questo mo- 

Sl tivo, la diffusivitä nel calcestruzzo diminuisce netta- 

Q) 

> 0 mente quando la U.R. sale dal 60 all '80% (v. fig. 6). 

20 40 60 80 L b 1 b " l " t - 11' 1 d " ff " 1 -" 

a assa so u 1 1 a ne acqua e a 1 lCO ta lncontra- 

Copriferro ta dall'ossigeno a muoversi nella soluzione dei pari 

ne dell'O diminuisce rapidamente ton l'aumentare dello FIGURA 9: Permeabilitä del calcestruzzo ton PZ 35 F, HOZ 

2 35 L e PZ 35 F contenenti ceneri volanti, a sespessore 

del calcestruzzo (9). conda della stagionatura edel rapporto a/c(12) 

La diffusivitä dell'ossigeno dipende dalla permeabilitä 18 

del calcestruzzo e quindi, come risulta dalla fig.7,dal 

rapporto a/c (10). La permeabilitä del calcestruzzo al- 16 

FIGURA 7: Diffusivitä effettiva Deff dell'ossigeno attra- \.C) 14 

verso un calcestruzzo secco in funzione del ~ 

rapporto a/c (10) ~ 

12 

10-1 ~ 

.0 

+-' 

~ ::: 10 

I 

" .- 

N .0 

E 0 

:: ~ 

8 

C 

G 

10-8 a.J 

0.4 0"6 0.8 B/C ~ 

~ 

'- 

a.J 

0. 

-~ 

"C 6 

a.J 

Ü 4 

.- 

l'ossigeno diminuisce bruscamente nei primi tre giorni :t: 

a.J 

di maturazione e piü lentamente in seguito (v. fig. 8) E3 

(11) . 

L'ossigeno ha una bassa solubilitä in acqua, per cui la 1 2 3 4 

concentrazione di 02 nei pori e differente a seconda TIpO dl staglonatura nr. 

19

-- 

---"--_c. ""',,, ,," 

spiegano perche il calcestruzzo armato completamente som- maturazione raccolti nelle tabelle 4 e 5 (12), e a quemerso 

e meno attaccato di quello emergente dalle acque. sto proposita eloquente. L'esigenza di una maturazione 

Anche un elevato grado di idratazione del cemento osta- piü lunga nasce dal fatto che sia le pozzolane che le 

cola la penetrazione dell'ossigeno e di altre sostanze lappe reagiscono piü lentamente del clinker portland. 

aggressive nel calcestruzzo. 1nfatti, col procedere dell'idratazione 

il gel idrato riempie gradualmente glispa- 

, 3.2 L'anidride carbonica 

Zl occupat1 or1g1nar1amente dall 'acqua slno a quando co- 

~ mincia ad interrompere le comunicazioni tra capillare e 11 contenuto dell'anidride carbonica nell'aria e comprecapillare, 

essenziali per formare un sistema di pari a- so tra 0.023-0.050% ma puö quadruplicarsi in aree cittaperto. 

dine 0 industriali (13). La sua azione sul calcestruzzo 

.., -, ..di qualita normale e in genere modesta m a sono stat1 . S~ 

I dat1 sulla permeab1l1ta all 'osslgeno de1 cement1 con- ~ 

cestruzZ1. tenent1 ..'. agg1unte 1draul1che (cement1.." pozzolan1c1 e d'al- gnalati drammatici deterioramenti in cal malt0 

..-". porosi (14). 

toforno) non so no malta numeros1. Tuttav1a e op1n1one 

diffusa che se il dosaggio in cemento e adeguato e la L'anidride carbonica in presenza di acqua agisce come 

maturazione ad umido e pr01ungata, le differenze tra ce- un acida. 1nizialmente reagisce ton gli idrossidi alcamenti 

port1and e cementi di miscela si annullano. La lini e di calcio presenti ne1la soluzione che riempie i 

fig. 9 (12), che si riferisce a dosaggi e condizioni di pari della pasta di cemento ma successivamente puö at - 

taccare i silicati egli alluminati. La catena delle rea- 

TABELLA4 C .. d 1 1 t (12) zioni porta alla fine alla formazione di calcite Per 

: ompos1z1one e ca ces ruzzo ' 

cui la carbonatazione, naturalmente ton una certa sem - 

Nr. C Oosaggio Contenuto Tenore 1".. . 

mlscela emento dl Agglunte di In p 1f1CaZ1One, V1ene descritta dall'equazione: 

cemento pasta acqua 

kg/m3 kg/m3 dm3/m3 dm3/m3 Ca(OH)2 + C02-CaC03 + H20 1) 

I PZ 35 r (A) 27] -277 190 .. 

2 PI 35" (8) La carbonataz1one abbassa 11 pH che, per un calcestruzr 

300 -292 ]95 

3 PI 35 r (A) 300 -277 ]80 zo completamente carbonatato, raggiunge il valore 8.3. 

4 PI 35 r (A) 337 -278 ]69 In queste condizioni il ferro non e piü passivato e, in 

5 HOl 35l (C) 300 -295 195 .". .. 

presenza d1 os51geno e d1 um1d1ta, si ossi da e si corro- 

6 HOl 35l(A) 300 -280 ]80 

7 PI 35 " (A) 240 ( deo La distribuzione del pH nello spessore del calce - 

r c.vol. I) 60 ccompr.280 180 

8 PI 35 r (A) 240 c.vol.(11)60 ccompr.280 180 struzzo e indicata schematicamente nella fig. 10 (15). 

(A).(C).c I. C 11 (Germania) (8) (Gran 8retagna) 

TABELLA 5: Meto~i di stagionatura dei calcestruzzi del- FIGURA 10: Andamento schematico del pH in un calcestruzla 

f1g. 9 (12) zo parzialmente carbonatato (15) 

Tipo di 

stagionat. 

Metodo e durata de11a stagionatura 

a 20"C 

Stagionatura 

deI calce -1 

struzzo di(gg) 

, ' 

19:1gincorre!!.!33gginc! 

1 ne110 : te d'aria :mera tondi 35 11 I 

stampo' ' (Y~I,5~2 m/s :, 

zionata 

I 

: I ton 65~ U.R. 

, ' J 

" 1 

1 9 : : 41 gg in c! 

I 

2 nel1o: -:mera tondi 42 I 

stampo: : zionata 

t l 

: : ton 65~ U.R. 9 I 

, ,. :I: I 

1 9 2 " 

: gg Slgl 1 -, : 46 gg in ca - 

a. I 

3 nello , lati :meracond! 49 

stampo: , 'zionata ' 8 , I 

: : con 65~U.R. Calc.carbon Calc. non carbo- 

: '. ~ natato -.. 

1 9 ', 28 gg S i gl' " I ,27 gg 1n ca - 

I 

4 ne110 : lati -:mera tondi 56 

7 

stampo: : zionata 0 1 2 3 4 5 

'con 

'w 

, ' 65. U.R. 

. 

20 

Profond i ta. cm 

I

1 f d " t ' d. b t . X . 1 t d .natato (17) 

a pro on 1 a 1 car ona azlone c ton 1 empo, lpen- 

dedalla diffusibi1itä del C02' Secondo una nota espres- Mole cO2/Mole taO 

Fronte di carbonatazione 

" 10 

S10ne 

' 

n 

Xc = K'Tt 2) 

dove n = 2 in ambiente secco e n > 2 in ambiente in umiditä 

crescente. La costante K dipende dal1e caratteri - 

stiche de1 calcestruzzo e, in particolare, da11a sua 0,5 

permeabi1itä. La diffusione del C02 e massima ton aria 

avente U.R. de1 50-60% e pertanto il calcestruzzo secco 

0 saturo d'acqua non si carbonata. E' superfluo sottolineare 

che la carbonatazione 

segue 1e 1inee di minore resistenza, 

quali sono i pari capil1ari di dimensioni maggiori, 

le fessure, ecc. x, mm 

S = cemento di loppa 

Nei calcestruzzi densi e compatti la carbonatazione in- P = cemento Portland 

teressa 

..." ...11 

solamente 1 prlml centlmetrl ma ln quelll poronumero 

indica il rapporto 

Limiti de11a fenolfta1eina: 

a/c 

si 0 fessurati puö penetrare profondamente sino a rag- P 0.70 = 3- 7 mm 

..P 

0.40 1- 4 mm 

giungere l'armatura e quindi facilitare l'oss1dazlone e S 0.70 = 7-15 mm 

la corrosione del ferro. S 0.40 = 4-11 mm 

La carbonatazione ha perö anche conseguenze positi ve 

perche fa diminuire 1a porositä totale e 1a superficie kg/m3. I campioni sono stati maturati a umido per 7 gg, 

specifica della pasta idrata di cemento. In questo caso essiccati per 6 mesi in aria avente U.R. = 50% e succesla 

carbonatazione riduce la permeabilitä delle paste di sivamente mantenuti per tre mesi in ambiente ton U.R. = 

cemento e la diffusivita delle sostanze aggressive ed = 80%. 

aumenta la durabi1itä. Questi mig1ioramenti in gene re si L t . d 11 CO ' " t " d. 

a pene raZlone e a 2 e magglore ton 1 ternen 1. 1 

osservano nelle paste compatteecon alto grado di idrata- 1oppa c he ton que 11' 1 Por tl an d ma Cl0 " d . lpen de daas 11 t a- 

liane' viceversa nei ca1cestruzzi magri, ad alto rappor- ..". 

' g10natura troppo breve (7 gg) lnsufflclente per questo 

to alt, ed insufficiente stagionatura si possono rag- t . lpO d. 1 ternen t 1 . c h e rlC . h. le dono una ma t urazl0ne ..' plU progiungere 

presto pericolosi live11i di carbonatazione. 1 t I . 1 f . 

unga a. n ognl caso a 19ura mos 

t 

ra c 

h 

e 

1 

a pro f on 

d. 

1- 

Un a1tro importante fattore da considerare e la pressio- tä della carbonatazione dipende da1 rap porto a/c e quinne 

parziale de11a C02 ne11'aria poiche laddove il conte- di da11a permeabilitä de1 calcestruzzo. 

nuto in C02 supera di malta i va10ri normali, 

d. t . b " d . d 

ad es. in 

V1Clnanza dl lnse lamen 1 ur anl e ln us rla 1, a r 

t . 1 . 1 ca -E' superf1uo rar notare che impiegando un dosaggo in ce- 

1 t 1 t menta piü elevato la profondita de11a carbonatazione sabonatazione 

puö essere notevo men e acce era a. 

rebbe risultata malta minore poiche la compattezza del 

. d .. 1 " calcestruzzo sarebbe aumentata sensibilmente. In ogni 

1 Talvolta si attribuisce ai cementl mlsce a una reslcaso, 

altre la profonditä di 15-20 mm la carbonatazione 

stenza alla carbonatazlone lnferl0re a quella del ternen ~ 

ti portland, ma in generale S1 

.-e 

puo affermare che se 1e 

trascurabile. 

caratteristiche dei calcestruzzi (lavorabilitä, resi -Va comunque osservato che la corrosione dell' armatura 

stenza, ecc.) so no simili, la resistenza non muta ton dipende primariamente dalla diffusione del1'ossigeno. 

la diversa composizione dei cementi (16). Esposizioni a11'esterno di calcestruzzi sperimental i 

La fig. 11 (17) mostra la profondita di penetrazione del- hanno dimostrato che la profonditä della carbonatazione 

1a C02 misurata in quattro calcestruzzi, fatti ton un e ugua1e, sia che si impieghi cemento portland 0 cemencemento 

Ptl ed un cemento d'altoforno e ton due rapporti contenenti ceneri volanti, se 

ti a/c (0.70 e 0.40) e ton dosaggio in cemento di 250 -i1 dosaggio in cemento e abbastanza elevato 

21

. 

-1a 1avorabi1ita de1 ca1cestruzzo e ugua1e 0 leggermente basiche, ma 1a presenza di certi sa1i puö 

-1a resistenza de1 ca1cestruzzo e ugua1e. condurre anche in queste condizioni a gravi deteriora - 

501amente in ca1cestruzzi magri, ad a1to rapporto a/c, 

menti. 

i1 cemento portland puro si comporta un po' meg1io (16). Le cause piü comuni de11a corrosiOne sono: l'azione di 

acque natural i neutre, 

0 leggermente acidu1e per effetto 

del1 'anidride carbonica discio1ta, l'azione di acque 

3.3 Gli ossidi di zolfo SOx e di azoto NOx .solfatiche e de11'acqua di mare. 

La combustione deg1i idrocarburi edel carbone produce 

.4.1 Acque pure 

considerevo1i quantita di 502 che tende a trasformars1 

prima in 5°3 e poi, in presenza di umidita, in acida Le acque pure solubi1izzano ed asportano l'idrossido di 

solforico. La percentua1e di 502 ne11'aria varia ne1 cor- calcio*) presente ne1 ca1cestruzzo e proveniente da11'iso 

delle stagioni ma in inverno aumenta sensibi1mente a dro1isi dei si1icati di ca1cio. Le acque di questo tipo 

causa deg1i impianti di risca1damento e delle nebbie 0 possono essere natura1i, come quelle provenienti da 

nuvo1e stagnanti. A Venezia, ad esempio, i1 rapporto me- ghiacciai, da nevai e da pioggia, 0 industria1i, come 

dia di tre anni di misure tra 502 misurato in inverno quelle distil1ate 0 di recupero. 

ed in estate e stato di 4.6 (18) ma e stato segnalato In tutti i casi, 1a velocita ton la qua1e 1a ca1ce vieche 

i1 rapporto tra i va1ori massimi ed i va1ori minimi ne asportata da1 ca1cestruzzo e governata da11a ve1ocidel 

contenuto in 502 puö raggiungere 50 (19). ta ton 1a quale 1 'acqua che bagna i1 ca1cestruzzo viene 

Non si hanno dati disponibi1i su NOx' ma indubbiamente rinnovata. 

1a sua trasformazione in acida nitrico non puö che pro- Le acque che si infi1trano ne1 ca1cestruzzo per effetto 

curare a1 ca1cestruzzo danni simili a quel1i dell'acido della pressione idrostatica (ad es. ne11e dighel emergosolforico. 

no ton un tenore in ca1ce notevo1mente accresciuto ed 

Contra questo attacco scarsa protezione puö offrire i1 

tipo di cemento e 1a difesa dipende interamente da11a 

ovviamente asportato da11a pasta di cemento. A contatto 

ton l'aria questa ca1ce viene trasformata in carbonato 

di calcio che precipita sotto forma di bianche eff1ore- 

stenze. Le infi1trazioni d'acqua e quindi la corrosione 

compattezza de1 ca1cestruzzo. 

si manifestano nel1e zone di minore compattezza e cioe 

3.4 L'acqua . 

nei giunti, nelle fessure, nei nidi d'ape e in corr1 - 

L'acqua puö esistere ne11'atmosfera in forme differen- spondenza de11a zona di f1uttuazione de1 1ive110 de11' 

ti: gassosa (vapore acqueol, liquida (nebbia, pioggial, acqua. 

solida (neve, ghiacciol. L'azione de11'acqua e in gene- 

re indiretta, sia che agisca come veico10 di altre 50- 

L'idrossido di calcio costituisce il 20-25% in peso de1- 

.1a pasta di cemento portland e 1a sua rimozione provoca 

stanze aggressive sia che, mantenendo 11 ca1cestruzzo 

.evidentemente un aumento de11a permeabi1ita de1 ca1cesaturo 

, favorisca gli effetti dei cicli di ge10 e d1Sge- struzzo e 1a destabi1izzazione delle fasi idrate. 11 

10. fenomeno dipende in 1arga misura da11a permeabi1ita ini- 

In questo caso piü che i1 tipo di cemento sono importan- zia1e del ca1cestruzzo, ma un ruolo importante e svo1to 

ti la compattezza e 1a resistenza de1 ca1cestruzzo. Del- da11a composizione de1 cemento. 

l'azione chimica de11'acqua liquida e de11'azione de1 11 tenore in CaO, che ne1 cement1 portland e c1rca de1 

suo conge1amento se ne par1era in seguito. 

64%, sc ende a1 52% nei comuni cementi d'a1toforno e a1 

45% nei cementi pozzo1anici. Minore quantita di ca1ce 

4. LE ACQUE significa minore quantita di idrossido di ca1cio e mag- 

. 1 tt b . 0 de1 cemento i1 calcestruzzo giore quantita dei si1icati di ca1cio idrati ge1iformi. 

Dato 1 tara ere as1c , 

non e asso1utamente in grado di resistere ag1i acidi, 

ma anche 1e basi forti possono provocarne 1a corrosione. *1 La solubi1ita de1 Ca(OH)2 a 20°C e di circa 1.18 

11 ca1cestruzzo resiste invece bene a soluzioni neutre gCaO/1 

22

FIGURA 12: Calce dilavata in funzione dell'acqua perco- L'anidride carbonica presente nelle acque puö essere colata 

edel contenuto in pozzolana del cemen- -" 

to. Malte con sabbia monogranulare (O,5-lmm) Sl sudd1v1sa: 

maturate per 21 gg (20) 

libe ~ 10 ra aggressiva ',., 

1 Pozzo Iana O .d1 ,. 

equ111br10 

2 " 201. totale 

9 3 " 301. 

1 

ega 

t~ 

a 

semicombinata 

4 " 401. comb1nata . 

5 " 501. 

8 In questo schema l'anidride carbonica semicombinata e 

0) 

I 

0 

6 

quella meta della COz legata nei bicarbonati, che viene 

7 eliminata facendo bollire l'acqua, mentre quella combinata 

e l'altra meta che precipita sotto forma di carbo- 

nato di calcio secondo la reazione 3) letta da destra 

verso sinistra. 

~ CaC03 + COZ + HZO ;;==!: Ca(HC03)2 3) 

'5 

O 

In soluzione acquosa l'anidride carbonica libera si corn- 

~ porta come un acida debole in quanta reagisce con l'acqua 

secondo l'equazione: 

COZ + H20 ~ H+ + HC03- 4) 

L'effetto del10 ione bicarbonato sul calcestruzzo e differente 

a seconda che si tratti: a) di acque prive, 0 

quasi, di cationii b) di acque contenenti certi cationi. 

3 4 5 

Acqua percolata -I a) Nel prima caso la COZ non fa che esaltare l'azione 

corrosiva dell'acqua nei riguardi della pasta di cementa 

perche solubilizza l'idrato di calcio trasformandala 

in bicarbonato attraverso la reazione: 

Non fa quindi meraviglia il fatto che aumentando il te- ZCOZ + Ca(OH)Z ~ Ca(HC03)2 5) 

nore in pozzolana nel cemento la calce dilavata diminui- e attacca i silicati, gli alluminati ed i ferriti lasca,come 

mostra la fig. lZ (20). sciando un residuo di acida silicico, allumina e os- 

Pertanto, per assicurare una buona durabilita al calce- sido di ferro idrati privi di capacita legante. In 

struzzo attaccato da acque pure 0 quasi, conviene impie- pratica si ritrovano, esaltati, i fenomeni corrosivi 

gare cementi pozzolanici e d'altoforno piuttosto che ce- tipici delle acque pure, benche in qualche caso l'amenti 

portland. Questa scelta non esime dall'obbligo di liane sia piü complessa. 

confezionare un calcestruzzo il piü impermeabile possi- b) La presenza di cationi, quall il calcio (e il magnebile, 

impiegando dosaggi in cemento adeguati ebassi rap- sio) puö radicalmente cambiare gli effetti della C02 

porti alt. sulla pasta cementizia. Questi elementi si trovano 

nelle acque come bicarbonati perche la C02 solubiliz- ~ 

za la calcite, che costituisce le rotte calcaree, se- 

4-2 .0- Acnue ---,-- contenenti anidride carbonica ton d0 1 a reaZ10ne . 3) . 

L'anidride carbonica, costituente fondamentale dell'atmosfera, 

e solubile in acqua e quindi e inevitabilmente 11 bicarbonato di calcio ICa(HC03)zl e stabile soltanto 

presente in tutte le acque naturali. L'anidride carboni- se l'acqua contiene una quantita di C02 (detta anidride 

ca puö provenire anche da processi biochimici e micro -carbonica di equilibrio) sufficiente per mantenere l'ebiologici 

(nelle acque superficiali) 0 da sorgenti sot- quilibrio della reazione. Pertanto si possono verificaterranee. 

re tre casi: 

23

..Co ". .1i ,.. , 

I) C02 libera > C02 di equilibrio FIGURA 13: Re1azione tra aggressivitä di un'acqua e con- 

11) CO libera = CO di e uilibrio tenuto di C02 libera e semicombinata (21) 

2 2 q n.a. = acqua non aggressiva 

111) C02 libera < C02 di equilibrio d.a. = acqua debolmente aggressiva 

a. = acqua aggressiva 

In pratica l'aggressivitä dell'acqua dipende dal rappor- f.a. = acqua fortemente aggressiva 

to tra la C02 libera 

e la C02 d'equilibrio. 

L'acqua e aggressiva solo nel prima caso poiche solamen- 9 

te la C02 in eccesso, detta C02 aggressiva, puö solubilizzare 

l'idrossido di calcio secondo 1 'equazione 5). 

X 8 

Negli altri due casi invece il bicarbonato, venendo a CL 

contatto ton l'idrossido di calcio della pasta di cemento, 

reagisce come segue: 7 '-- --- 

Ca(HC03)2 + Ca(OH)2 ~ 2CaC03 + 2H20 6) 

11 carbonato di calcio che si forma precipita nei pari 6' t.a. 

del calcestruzzo e ne aumenta l'impermeabilitä e quindi 

1a resistenza alla corrosione. 

Per valutare l'aggressivitä di un'acqua possono essere 

vantaggiosamente utilizzati i due grafici della fig. 13 

(21). In ascissa sono riportate le concentrazioni, e -~150 

spresse sia come C02 semicombinata (la metä dell'anidri- 

de carbonica legata chimicamente) che come taO. Nell'or- ~ 

10 

dinata del grafico inferiore e riportata la C02 libera, ~ 100 

mentre in quella superiore il pH. ~ 

... 

Nel grafico inferiore le curve a tr~tto continuo sono C) 

quelle a uguale contenuto in C02 aggressiva. La curva o (J 50 

corrisponde alle condizioni di equilibrio espresse dall'equazione 

3). Al di sotto di questa curva si hanno con- 0 

dizioni per la precipitazione di carbonato, mentre al 0 50 100 150 200 

di sopra l'acqua e, in misura variabile, aggressiva. CO2 semicombinata, mg!1 

I , , , I 0 , 

Le curve punteggiate delimitano le zone di diverso po -0 100 200 

tenziale aggressivo, quali sono state ottenute da11'e -CaO, mg!1 

sperienza. Come si vede dal grafico, a misura che aumenta 

la C02 libera, aumenta l'aggresivitä di un'acqua, il 

che significa che per neutralizzarne 1 'effetto deve au- libera/C02 semicombinata quale si vede nel grafico infe- 

.. 1 . lt . t ..riore. 

mentare 1a concentraz10ne 1n ca ce 0, 1n a r1 erm1n1, 

1a sua durezza. Quando il tenore in C02 semicombinata e malta basso 

E 

200 

, 

-- 

(acque pure) l'azione aggressiva dell'acqua si manife - 

Nel grafico superiore, la curva a tratto continuo mo -sta anche ton pH piuttosto elevati poiche in queste constra 

1 'andamento del pH d'equilibrio, in funzione della dizioni manca, 0 viene estremamente ridotta, l~ reazio- 

C02 semicombinata, mentre le curve tratteggiate indica- ne 6) che provoca una riduzione della porositä eprevano 

i valori del pH determinati in corrispondenza delle le l'azione solubilizzante dell'acqua sulla calce d'i - 

curve tratteggiate inferiori. Per valori non piccoli drolisi. 

de11a C02 semicombinata, le curve del pH hanno un anda- La tabella 6 riporta una soddisfacente, anche se sornmamenta 

all'incirca parallelo: questo fatto e la tanse -ria, classificazione dell'intensitä dell'attacco che 

guenza della corrispondente costanza del rapporto C02 puö essere causata da diverse sos tanze (22). 

24

I 

".," '"" 

land lappe d'altoforno e pozz11ane. ton queste aggiun- 14 e 15 (23), Ne11a seconda, in partico1are, si puö 05- 

"""- 

TABELLA 6: Attacco chimico del calcestruzzo da parte di te i1 tenore in taO, che nei cementi 

Portland e di "- 

1 """ C1r 

acque e suo 1 conte ent1 sostanze aggress1ve. " 

Valutazione del gra 0 di attacco (22) ca 11 65%, sc ende a circa 52% nei cementi d'altoforno 

ed a circa 45% nei. cementi pozzolanici. Per conseguen- 

Grado di at acco 

" I I I I za, mentre le paste idratate dei cementi portland connul10 

debo1e moderato !torte malta torte 

tengono il 20% circa di idrJssido di calcio, 1e paste 

ACQUA " 

d1 cemento pozzo1anico non ne contengono piu del 3-4%. 

pH >6.5 6.5-5.5 5.5-4.5 4.5-4.0 -4,0 

SUOLO 

C02 aggressiva 100 4.4 AcQue contenenti saltati 

mgC02/1 

Ammonio 100 11 calcestruzzo attaccato da acque solfatiche si rigonmgNH4+/1 

" 

i f1a e presenta una superficie 

MaMgn~~/ ol 3000 

biancastra, molle e pa - 

mg 9 

stosa. 

, 

Sol fata 6000 " 

mgS042-/1 r I solfat1, in minore 0 maggiore quantita, so no praticamente 

presenti in tutte 1e acque, superficiali 0 sot - 

terranee. Anche i suoli contengono una certa proporzto- 

Grado di acidi d " SO -- h - 

tä secondo Baü 20 ne 1 4 c e enormalmente bassa (0.01-0.05%) ma in 

mann-Gully -certi casi puö raggiungere il 5%. 

Solfata 

mgS042-/k g I saltati si trovano preva1entemente nei suo1i argil10- 

d " 1 

1 suo 0 secco 

12000 

" " " 

al1'aria 51 e ne11e acque sotterranee che V1 c1rcolano, mentre 

nei suoli sabbiosi so no presenti in misura malta 1imi- 

Nota: i valori del1a tabel1a valgon~ per acque stagnanti 0 con 

debole corrente tata. In ogni caso le condizioni naturali possono essere 

modificate 

da 10cali inquinamenti. 

Per il calcestruzzo i saltati piu nocivi sono i solfa- 

Per quanta riguarda la C02 aggressiva si noti che l'at- ti di ammonio, magnesia, sodio e calcio, mentre altri 

tacco e considerato nullo per ~oncentrazioni inferiori 10 sono in misura minore. 

a 15 mg/l e per pH maggiore di I 6.5, " " 

La presenza de1 solfat1 nel1e acque superficiali e nel 

4.3 Raccomandazioni per prevenire 0 ridurre le conse - 

suo10 e dovuta a cause diverse: 

guenze dell'attacco di acque pure 0 contenenti CO a) all 'ossidazione dei solfuri 

aggressiva b) alla trasformazione di composti organici contenenti 

I f attor1 " c he d eterm1nano " 1ac t rrOS10ne " da parte de 1le 

salto 

"d 1 1 " - d 11 1 c) all'inquinamento provocato da impianti industriali. 

acque pure 0 aC1 u e sono: a oroS1ta e a massa e a 

presenza di notevoli quantita tli idrossido di ca1cio l~ 

b 1 " 1 b "l " " '" "" b Ol 4.41 CaS04' Le acque contenenti solfato di ca1cio deero 

a CU1 so u 1 1zzaz10ne p,ovoca 1nev1ta 1 mente un 

d 11 " - d ll~ P "d " d " teriorano il calcestruzzo a causa della reazione espanaumento 

e a poros1ta e a p sta. er r1 urre qu1n 1 

i perico11 "" d1 corrOS10ne " occor e preparare calcestruzz1 " siva che ha luogo tra CaSO 4 e 9li a11uminati di calcio 

I idrati del cemento indurito, secondo l'equazione: 

malta compatti ed impiegare cementi capaci di produrre 

quantita piu limitate di calce' d'idrolisi. 3CaO.A1203.6H20+3CaS04+26H20 -~ 

Nei cementi portland si raggiU~ge questo scopo diminuen- -3CaO.A1203.3CaS04.32H20 7) 

do la percentuale del si1icatol tricalcico a favore di 

quel10 bicalcico, tuttavia qu~sta diminuzione non puö 11 composto che tos; si forma, ettringite, cristallizza 

scendere a1 di sotto di determinati limiti poiche a1 -sotto forma di bastoncini od aghetti che esercitano una 

trimenti si avrebbe un cementQ ad indurimento troppo notevo1e forza espansiva ne11a direzione di accrescimenlento. 

Piu semp1icemente la percentua1e di ca1ce del to preferenzia1e. Due aspetti tipici delle associaziocemento 

puö essere ridotta me~colando al cemento port- ni dei cristalli di ettringite sono visibili ne11e figg. 

! 25

~ - 

-~- 

FIGURA 14: Crista11i di ettringite in paste di cemento servare come l'accrescimento dei crista11i sia avvenuto 

sottoposte ad attacco ton soluzione df CaS04' d' 1 t 11 t " d " 

2000 X (23) perpen 1CO armen e a e pare 1 1 una f essura. 

In acqua i1 triso1foa11uminato tende a idro1izzarsi, 

cioe a decomporsi secondo 1a reazione: 

3CaO.A1203.3CaS04.32H20 + aq.- 

-3CaS04 + 3Ca(OH)2 + 2A1 (OH)3 + aq. 8) 

;0 ma e stabile in soluzioni re1ativamente ricche in solfati 

di ca1cio ed idrato di ca1cio*). 

Pertanto, affinche i1 ca1cestruzzo venga attaccato dai 

solfati occorre che: 

-ne11'acqua: 1a concentrazione de110 ione S04-- sia 

re1ativamente e1evata; 

-ne11a pasta di cemento: i1 contenuto di Ca(OH)2 sia 

re1ativamente e1evato e 

-i1 tenore di a11uminati idrati sia a1to. 

11 contenuto di anidride solforica che diventa perico1oso 

per un ca1cestruzzo preparato con cemento portland 

normale, dipende in misura notevo1e da11a qua1itä 

de11' 

impasto. Preso atto che 1a concentrazione limite teorica 

di S04-- al di sotto de11a qua1e non si verifica 1a 

corrosione (0.013 g/l) e ne11a rea1tä faci1mente superata, 

l'esperienza ha trovato che per ca1cestruzzi compat- 

FIGURA 15: Crista11i di ettringite in paste di cemento ti i1 contenuto massimo ammissibi1e e di 0.6-0.7 g/l 

sottoposte ad attacco ton soluzione di CaS04' ., 

3000 X (23) che sc ende a 0.03-0.05 g/l per ca1cestruzz1 poros1. 

Questi u1timi va10ri possono anche essere ritenuti i1 

limite minima a1 di sotto de1 qua1e 1e acque devono considerarsi 

praticamente non aggressive. Un'indicazione 

de11a perico10sitä deg1i ioni solfati si trova ne11a tabe11a 

6 (22) che riporta i dati re1ativi sia alle acque 

che ai suo1i. 

11 contenuto di Ca(OH) presente ne11a pasta dipende da1 

tipo di cemento, essendo massimo nei cementi portland, 

minima in que11i pozzo1anici. Causa primaria de11a sensibi1itä 

dei cementi a11'attacco solfatico e i1 contenuto 

in a11uminato trica1cico 

e per questo motivo 1e norme 

dei vari paesi prevedono dei 1imiti a1 contenuto in 

C3A, graduati secondo 1a perico10sitä de11'attacco. 

4.42 MgS04' Le acque superficia1i contengono raramente 

piu di 15-20 mg/1 di ioni Mg++ mentre 1e acque sot - 

26 

*) A 20°C, in presenza di C3AH6 e Ca(OH)2' come corpi 

di rondo, per 1a stabi1itä de1 solfoa11uminato e sufficiente 

una concentrazione di 0.019 g/l di CaS04

terranee ne possono contenere sino a 300 mg/l ma in ca- FIGURA 16: Grossi cristalli di gesso in pasta di cemensi 

particolari, ad es. in vicinanza di rotte dolomiti -to sottoposta ad attacco ton soluzione di 

Na2S04. 100 X (23) 

che, sono state segna1ate concentrazioni sino a 6000- 

7000 mg/l di MgS04. 

11 saltato di magnesia ha un'azione piu dannosa deI 

CaS04' poiche reagisce non solo ton l'idrossido 

di calcio 

ma anche ton gli altri composti di calcio costituenti 

le paste di cemento idratato secondo le reazioni: 

Ca(OH)2 + MgS04 -CaS04.2H20 + Mg(OH)2 9) 

3CaO.A1203.6H20 + 3MgS04~ 

-3CaS04 + 2Al(OH)3 + 3MgiOH)2 10) 

3CaO.2Si02aq + 3MgS04aq. ~ 

-3CaS04 + 3Mg(OH)2 + 2Si02aq. 11) 

11 saltato di ca1cio che si forma in queste reazion i 

puö reagire ton g1i a11uminati idrati e dare 1uogo ad 

ettringite espansiva, ma in ogni caso la sua cristallizzazione 

sotto forma di gesso nei pari della pasta di cementa 

puö provocare, da sola, un'espansione deI calce - 

struzzo. 

A causa di tutte queste reazioni, l'azione deI saltato 

di magnesia e molto complessa e difficile 

da ricondurre 

ad uno schema semplice. FIGURA 17: Grosso cristallo di gesso in pasta di cemento 

sottoposta ad attacco ton soluzione di 

Se la concentrazione deg1i ioni magnesio e bassa (~100 Na2S04' 300 X (23) 

mg/1) e i1 ca1cestruzzo e compatto, le reazioni 9) 10) e 

11) interessano solo la superficie deI manufatto sul 

quale si formerä una pellicola di Mg(OH)2 che ostacola 

la penetrazione deI saltato di magnesia. 

11 saltato di magnesio agisce anche sui silicati e quindi 

i suoi dannosi effetti si fanno sentire anche sui cementi 

pozzolanici 

e d'altoforno. 

Anche per il magnesio, 1a c1assificazione de11'intensitä 

de11'attacco in relazione alla sua concentrazione e 

riportata ne11a tabella 6. 

4.43 Na2S04. 11 solfato sodico eventualmente presente 

nelle acque reagisce ton 1a ca1ce di idrolisi secondo.Ja 

~ 

reazione: 

Ca(OH)2 + Na2S04 + 2H20-CaS04.2H20 

+ 2NaOH 

12) 

11 solfato di sodio e particolarmente de1eterio poiche 

il gesso che si forma secondo l'equazione 12) crista1 - 

1izza in crista11i molto grossi. Si vedano ad esempio 

1e figg.16e 

17 (23) ottenute suuna pasta di cemento port- 

27

);:\ ;i'.~"",.",~ '""""',} '. 

, " "".. 

land immmersa per 10 giorni in una soluzione a1 4% di i1 rap porto a/c (eventua1mente mediante l'impiego di adsolfato 

di sodio. ditivi riduttori d'acqua) l'espansione venga drasticamen- 

1 11 0 d o l ote ridotta. 

11 solfato sodico attacca anche 'a um1nato 1 ca C10 

secondo un meccanismo che puö essere indicato da11a rea- L'abbassamento de1 rapporto a/c e anche 1a conseguenza 

zione seguente: de11'impiego de1 cemento ton dosaggi re1ativamente e1e- 

3(4CaO.A1203.13H20) + 6Na2S04- vati e di energici mezzi di compattazione. 

.~2(3CaO.A1203.3CaS04.31H20)+2A1(OH)3+12NaOH Per quanta riguarda l'inf1uenza de11a composizione chi- 

13) mica de1 cemento, bisogna tenere presenti a1cuni punti 

essenzia1i. Poiche 1a formazione de11'agente espansivo 

che conduce a11a formazione di solfoa11uminato di ca1 - ( e tt r1ng1 0 ot e ) ' 

e ton d1zlona o 0 t a da 11a presenza deg 10 1 a 11um1- 

0 

cio. nati di ca1cio, un cemento sarä tanto piu resistente 

4.5 Raccomandazioni per prevenireo ridurre 1e conse -quanta minore sarä i1 suo contenuto di C3A. Per questo 

guenze de11'attacco solfatico motivoi cementi ferrici 0 Ferrari, che sono privi di 

, - d 1 d 0 t d' a11uminato trica1cico poiche hanno un rapporto A1 2031 

Anche in questo caso l'ent1ta e eter10ramen 0 1pen- 

010 1 1 t d 11 0 IFe203 inferiore a 0.64, resistono meg1io deg1i a1tri 

de da11a permeab1 1tä de ca ces ruzzo, a a compos1 - 

0 cementi portland anche a ridotto contenuto in CA. 

zione chimica de1 cemento oltre che da11a concentraz10- 3 

ne deg1i ioni aggressivi. La fig. 18 (24) sotto1inea i1 ruo10 positiva svo1to da1- 

P 1" 0 od 1 0 d o t se occorre l'aggiunta di pozzo1ane e 10ppe d'a1toforno ne1 ridurre 

er e 1m1nare 0 r1 urre a pr1ma 1 ques e tau 

1 , 0 

0 1 b o l 0 espans10ne. 

rea11zzare un ca cestruzzo compatto e poco permea 1 e 1n 

tutte 1e zone che vengono a contatto ton l'acqua. Qua1i siano i motivi per i qua1i i cementi pozzo1anici 

L f o 18 tt h o t 0 od l° d cendO e d'a1toforno resistono meg1io a11'attacco solfatico e 

a 19. me e c 1aramen e 1n eV1 enza come r u 

ancora oggetto di discussione. Tra 1e varie spiegazioni 

figurano 1a minore quantitä di idrossido di ca1cio ne1- 

FIGURA 18: Espansione de1 ca1cestruzzo confezionato ton 10 0, -1 '0 0 0 

cementi a) portland, b) pozzo1anico, c) d'a1- pasta, 1 1nstab111ta de11 ettr1ng1te 1n presenza d1 poztoforno, 

in funzione de1 tempo di immersione zolana, 1a minore permeabi1itä di quest i cementi, 1a dine11a 

soluzione aggressiva (24) 

a/c versa composizione de1 gel di cemento, ma nessuna di es- 

--0.06 60 se, da sola, e in grado di interpretare correttamente 

~ Cemento 

--questo GI 0.04 57 

comportamento. 

c 

,~ Comunque, tenendo conto di quest i due fattori, contenuc 

~ 0.02 to in C3A de1 c1inker e presenza di pozzo1ana e di 10p- 

LU 

0 46 pa, 1e Norme Ita1iane prevedono cementi resistenti ai 

50 100 solfati di composizione diversa a seconda de11'intensi- 

--0.06 tä de11'attacco (v. tabe11a 7)(25). 

!:! 

~ 0.04 

0 .60 

.~ 4.6 Acque contenenti c10ruri 

10 0.60 

Co 0.02 

~ Se si esc1udono l'acqua di mare e 1e acque, superficia- 

0 0.46 1i e sotterranee, che si trovano in prossimitä de1 mare, 

100 150 

i1 tenore in c10ruri delle acque e genera1mente mo1to 

--0.06 basso (10-50 ppm) e quindi de1 tutto inoffensivo. 

~ 

GI 0.04 

c 

.60 Quando perö durante l'inverno si usano dei c10ruri come 

0 

.~ .58 agent i disgelanti si formano soluzioni mo1to ricche in 

ij 0.02 

Co " 

'" 

sa1e che, venendo a contatto ton i ca1cestruzzi armati, 

LU 

0 0.48 possono arrecare gravi danni ai manufatti. I cloruri di 

50 100 150 

Tempo (giornil sodio e di ca1cio, che SanD comunemente usati, non pro- 

28

TABELLA 7: Requisiti di composizione dei cementi specia- FIGURA 19: Coefficiente di diffusione effetti d 11 

1i resistenti ai solfati (25) ione Cl- in funzione del rapporto :~c pe; ~ 

campioni di pasta di cemento esposti a solu- 

Resistenza chimica zioni di NaCl in ce11e di diffusione (28) 

Cemento 

, Hoderata I Alta Altissinla COEFFICIENTE EFFETTIVO 

DI DIFFUSIONE 

CJA S 8~ CJA S 5~ CJA = 0 lO-13m2/s OCementi Port land 

r Portland 2CJA+C4AFs.20~ C4AF~18~ 140 VCementi Portland resist. 

r ai sol:fati 

i OCementi dl miscela 

..12 

nessuna

FIGURA 20: Oistribuzione di cloruri in calcestruzzi do- P 100 = cemento portland 

po stagionatura di un anno in soluzione di H 15...H 70 = cementi 

Na/Cl 3 molare. Stagionatura preliminare in d'altoforno con quantiacqua 

per 28 gg tä crescenti di loppa (29) 

a/c=O.66 

a/c=O.56 

MI 

il tenore in Cl- 4.7 Raccomandazioni per prevenire 0 ridurre le conse - 

so l'interno del calcestruzzo sino a raggiungere un va- guenze de11a penetrazione dei c1oruri 

lore asintotico (29). La fig. 20 mostra anche che la pe- P t t 1" d . 1 . 1 1 " 

er con ras are az10ne e1 c orurl va gono a magg10r 

netrazione del Cl- e tanto minore quanta minore e il t d 11 d " . f 1 t " t " par e e e raccoman aZ10n1 ormu a e ne1 pun 1. 4 3 e 

rapporto a/c e quanta maggiore e il contenuto in loppa 4.5. 

e che con un rapporto a/c = 0.50 il copriferro fattocon 

1 t 1 d bb " f " In sintesi, per ridurre 0 eliminare irischi di deterioun 

ca ces ruzzo norma e non ovre e essere 1n er10re a 

50 mm. ramento occorre: 

-ridurre al massimo la permeabilitä del calcestruzzo; 

11 grado di idratazione, come mostra la fig. 21, ha una -impiegare cementi poco basici (cementi d'altoforno 0 

grande influenza sulla diffusibilitä dello ione Cl-(29). pozzolanici); 

-stagionare a umido i getti a lungo con la massima cura; 

-coprire 

adeguatamente i ferri. 

FIGURA 21: Influenza della maturazione sui coefficienti 

di diffusione del Cl- di paste di cemento in- 4.8 L'acqua di mare 

durito (rapporto a/c = 0.60, soluzione di 

NaCl 3 molare, 21°C) (29) 11 calcestruzzo impiegato nelle apere marine e soggetto 

a numerose cause di degradazione: 

erosione superficiale 

provocata dall'azione delle onde e delle maree, rigon - 

fiamento causato dalla cristallizzazione dei sali nei 

pari, attacco chimico portato dai sali disciolti nell' 

acqua di mare, ecc. 

Dei componenti del calcestruzzo 

solamente l'aggregatoe, 

in genere, insensibile all'acqua di mare mentre la pa - 

sta di cemento e l'acciaio sono variamente attaccabili 

a seconda della qualitä del calcestruzzo e delle condizioni 

ambientali. 

7 ~ 2S 91 

Idratazione, giorni Tutta la letteratura e concorde nell'affermare che, men- 

30

tre i1 ca1cestruzzo comp1etamente sommerso resiste ab- A11'attacco partecipa anche i1 c10ruro di magnesia e 

bastanza bene a11'azione de1 mare, 1a parte emersa subi- quindi alle reazioni 9) 10) e 11) occorre a9giungere ansce 

in gene re un attacco severo. 

che 1e seguenti: 

Vo1endo quindi studiare l'azione de11'acqua di mare su Ca(OH)2 + MgC12 CaC12 + Mg(OH)Z 14) 

un manufatto di ca1cestruzzo parzia1mente sommerso oc - 

corre ana1izzare separatamente 1e tre zone il1ustrate 3CaO.A1203.6H20 + CaC12 + 4H2° " 

ne11a fig. 22 (30): 1a zona comp1etamente sommersa, 1a "3CaO.A1203.CaC1Z.10H20 15) 

Quest'u1timo composto (sa1e di Friede1) e instabile in 

FIGURA ZZ: 5chema de1 deterioramento in ambiente marino d o C 50 ° t f ° t .0 o 

° f t ' 1 t (30) presenza 1 a 4 e Sl ras orma ln e ..rlngl t e. 

dl un manu at 0 ln ca ces ruzzo 

CAlCESTRUZlO 

I1 A1tra reazione possibi1e e: 

ARMATURA lOIA ATMOSFERICA Ca(OH)2 + Ca(HC03)2 2CaC03 + ZH20 16) 

~~::fg:E All. ..,.. 5u11a superficie de1 ca1cestruzzo avviene 1a reazione 

FISICO 

ATTACCO 

tra 1a C02 discio1ta ne11'acqua egli ioni Ca++ e OH++ 

~~~:~OE che migrano da11'interno de1 ca1cestruzzo, ton formazio- 

MECCAIICO 

UREA 

ne di carbonato di ca1cio che precipita sotto forma di 

..e~~ ",~i,~ ° 

",,'~j~~~ aragonlte. 

~ri$f:,f~tö 

;.,~;; ',ik 

Y..,v ,C"" " 

A questo strata segue 1 a zona ne 11 a qual e preci pi ta 

~.;~;~'.~~;~" Mg(OH)2 (brucite) per effetto delle reazioni 9) 10) e 

:'~i1~~\ EJU ~:f;:t 14). 

~~i:fi:7:;fj 

~~~H~ 

" ,. 10.-- ,i;~~.."". 

,;...,;c .e. C "" Dopo 1a inso1ubi1izzazione deg1i ioni Mg++, gli ioni C1- 

ed 504-- contfnuano a migrare verso l'interno 

de1 ca1cezona 

sogget ta alle variazioni de11a marea e 1a zona a1 struzzo per cui 1a loro concentrazione (totale) aumenta 

di sopra de1 1ive110 de11'a1ta marea. ne1 tempo raggiungendo va10ri asintotici, rispettivamente, 

dopo 3 mesi e dopo 1 mese di immersione in acqua di 

4.81 L'azione de11'acqua marina su11e strutture sommer- mare; sembra quindi che dopo un certo tempo 1a penetrase. 

MeccanisnK> de11'attacco chimico. L'acqua di ma- liane di quest i ioni si arresti (v. fig. 23)(31). 

re ha un contenuto di sa1i mo1to e1evato che osci11a at- A mlsura ° c he Cl o Sl ° a 11on t ana da 11a superfl °cl' e esposta 

torno a1 3.5% (v. tabe11a 10). a11'attacco, 1a concentrazione deg1i ioni 504-- ne11a 

I c1oruri di sodio e di potassio sono, a1meno diretta -pasta di cemento cresce rapidamente, raggiunge un massimente 

ininf1uenti su11a durabi1itä de1 ca1cestruzzo, ma 

i sa1i di magnesia reagiscono ton diversi componenti de1- 

, FIGURA 23: Evo1uzione de1 contenuto medio in Cl e 503in 

1a pasta dl cemento. 

3 campioni di malta immersi in acqua di mare 

TABELLA 10: Contenuto ionico de11'acqua di mare -g/l ~CI 

(31 ) 

Mediterraneo At1antico Va10ri medi 4 ~,A ~ 

~ 

3"""'-- ~ 

+ ." ::"- 

Na K+ 11.56 0.42 9.95 0.33 11.00 0.40 21 

.~ 

Mg++ 1.78 1.50 1.33 0 

Ca++ 0.47 0.41 0.43 

~ 503 

C1- 21.38 17.83 19.80 

Br- 0.07 0.06 - 

504-- l 3.06 2.54 2.76 1 3 6 Mesl 1 2 Anni 

Tempo 

31 

-,,--~ " 0 0_,.. --;C_CC

..L ~. 

FIGURA 24: Distribuzione del 5°3 totale edel 5°3 come mo e poi altrettanto rapidamente decresce (v. fig. 24) 

ettringite in paste di cemento portland tipo (32). 

11 immerse per 220 giorni in acqua di mare. 

a/c = 0.5 (32) Anche la concentrazione degli ioni Cl- prima aumenta e 

8 

poi decresce lungo 10 spessore della 

pasta sia pure ton 

maggiore lentezza (v. fig. 25)(32). L'andamento decre - 

so, " 

sc ente e ancora piü evidente nel calcestruzzo (v. fig. 

6 26)(33) dove il cemento rappresenta una piccola parte 

.. 

rispetto 

all'aggregato. 

4 Le conseguenze dell'attacco. L'attacco dell'acqua mari- 

,m,'"'i,.I', na puö manifestarsi sotto forma sia di rifonfiamento, se- 

2 guito da fessurazione 0 sgretolamento, che di progressiva 

perdita di peso per la lisciviazione. E'superfluo segnalare 

che quest i fenomeni sono accompagnati dalla 

0 5 10 12.7 duta delle resistenze meccaniche. 

Profondlta, mm 

11 rigonfiamento e la disgregazione delle malte e dei 

calcestruzzi completamente sommersi sono provocati non 

solo dall'incremento di volume ma anche dalla spiccata 

FIGURA 25: Distribuzione del Cl totale edel Cl come anisotropia delle neoformazioni cristalline (v. tabella 

6 

cloroalluminato in paste di cemento portland lT). 

tipo 11 immerse per 220 giorni in acqua di 

mare. a/c = 0.5 (32) L'erosione del calcestruzzo e la conseguenza della li - 

sciviazione dei prodotti solubili che si formano a se - 

guito dell'attacco portato dai sali del mare, 0 della 

CI" 

asportazione del materiale a causa dell'azione meccanica 

4 CI 1'1'1' esercitata dall'acqua in movimento e contenente in 50- 

ca- 

spensione particelle solide. 

CI.,.., .I""Ii,~I,.I' 

2 11 contributo relativa alla disgregazione apportato dall'espansione, 

dalla lisciviazione e dall'ero~ione dipen- 

de dalle condizioni ambientali. I calcestruzzi esposti al 

0 5 10 12.7 mare aper t 0 51 . dt e er10rano ... p1U per 11 a lsclv1azlone del 

Profondita, mm 

loro componenti che per l'effetto espansivo. 

L'elevata conc,entrazione salina dell'acqua di mare e, 50- 

FIGURA 26: Oistribuzione del Cl totale in calcestruzzi 

prattutto, la reattivita dei costituenti del cemento i- 

mantenuti 26 anni in acqua di mare. Dosaggio 

in cemento 340 kg/m3, resistenza alla compressione 

60.7 N/mmZ, porosita lZ.6-14.5% 

(33) TABELlA 11: Densita e volumi molecolari di alcuni compo- 

0.5 sti del cemento idratato 

2 OA , Composto 

Peso 

molecol. 

..Volume 

Dens1ta molec.(cm3) 

-\-C",I,' 

~ \ Ca(OH)Z 74.1 Z.Z3 33.Z 

c 0.3 

. 

~ 

~ 

Mg(OH)Z 58.34 Z.38 24.5 

~ 0.2 CaS04.2HZO 172.2 Z.32 74.Z 

; 4CaO.A1Z03.19HZO 668 1.81 369 

~ 0.1 3CaO.A1Z03.6H20 378 2.52 150 

I ~ 

u'~ 3CaO.A1Z03.3Ca504.31H20 1237 1.73 715 

0 50 100 150 3CaO.A1Z03.CaS04.1ZH20 622 1.99 313 

5pe88ore, 

mm 

32

dratato verso i diversi sali farebbero prevedere per il FIGURA 28: Effetto del tipo di cemento sulla penetraziocalcestruzzo 

una vita malta breve. L'esperienza invece ne dello ione cloruro dopo sei mesi di esposizione 

all'acqua di mare (35) 

insegna che 1 'acqua di mare provoca un deterioramento com- 0.8 

plessivamente meno intenso di quello che sarebbe prevedi- ~ 

.-1.Cemento Ptl 8.6%C3A 

bile in base al SUD contenuto di saltati. A questo fatto ; ..2. " Ptl 0.0% C3A 

contribuisce non solo l'insolubilitä delI 'aragonite e ~ 0.6 3. " AF 30%lopp 

u 

della brucite IMg(OH)21 che, precipitando nei pari della 4. " AF 80%loppa 

pasta di cemento, li occludono ostacolando cosi la pene- 5. " Pozz 26% 

trass 

trazione dei saltati nell'interno della pasta,ma anche 0.4 

alla maggiore solubilitä dell'ettringite edel gesso nelle 

soluzioni contenenti cloruri. 

Le reazioni indicate in precedenza mostrano che la sensi- 0.2 

bilitä dei cementi all'acqua di mare e dovuta alla pre - 

senza dell'idrossido di calcio e degli alluminati di calcio 

idrati. La fig. 27 (34) mostra in particolare che l' 

espansione diminuisce ton il diminuire del contenuto in 

0 10 20 30 40 

Penetrazione 

CJA. Le anomalie che si osservano sanD in buona parte attribuibili 

alla inaccuratezza della determinazione del l'acqua di mare attraverso una 0 l'altra delle reazioni 

contenuto di CJA. Ne consegue che i cementi che meglio sopra riportate e quindi non e sufficiente impiegare ceresistono 

all'azione dell'acqua di mare sanD ancora i cementi pozzolanici 0 d'altoforno per garantire durabilimenti 

pozzolanici e quelli d'altoforno. tä all 'opera. Infatti, il fattore che determina il dete- 

In quest i cementi, infatti, l'idrossido di calcio e as- rioramento del calcestruzzo e la sua permeabilitä agli 

sente 0 e presente in misura molto modesta per cui vie- ioni aggressivi contenuti nell'acqua. 

ne ridotta, se non del tutto evitata, la formazione del I cementi malta ricchi in loppa e i cementi pozzolanici 

gesso e dell'ettringite la cui cristallizzazione nei po- sanD intrinsecamente meno penetrabili da parte dello iori 

della pasta provoca l'espansione ed il deterioramen- ne cloruro rispetto ai portland (v. fig. 28) (35), ma 

to del calcestruzzo. Anche la lisciviazione della calce 

combinata nei silicati di calcio idrati risulta piü dif- FIGURA 29: Effetto del rapporto alt sulla peneträzione 

ficoltosa nei cementi contenenti lappe e pozzolane che dello ione cloruro dopo due anni di esposi - 

liane all'acqua di mare (35) 

non in quelli portland. 

Per quanta ottime siano le caratteristiche del cemento 

c. att -0.6 

impiegato, questo e pure sempre aggredibile dapartedel- 

0.8 ..a;t:... 0.5 

~ o. a/c = 0.4 

FIGURA 27: Espansione lineare di malte ISO conservate in .~ 

acqua di mare. Cementi 1-9 ton 0,7-10% di ~ 

CJA, cementi 10-12 con,., lJ% CJA (34) 2- 

(.J 0.6 

(mm) 

3000 

-.04 

, . 

~. 

~ 2000 

0 

~ . 

; I-I 0.2 

Co 

ẇ 1000 

2 4 7 10 14 24 0 1 Ö 20 30 4 Ö 

Mes! Penetrazione (mm) 

JJ 

--

..' 

scarsa penetrabilitä del gel di cemento non significa FIGURA 30: Perdita di peso relativa di cubi di calce - 

necessariamente scarsa penetrabilitä del calcestruzzo struzzo mantenuti per 19 anni tra i livelli 

, di marea (36)(37) 

penetrazione degli ioni aggressivi dipende an- 

porositä della pasta 0 meglio, della malta e 

100--- cementiAF M,R)E 

~ ~ ~:::::::~~~~~~====:~~~~~ 

oo~-- 

, 0 0 0 0 0 ~-- 

.. 

La flg. .',oooo.,o.,~~'ft~ 

29 (35) mostra che, almeno negli strati compre- 80 '~o 0 0 0 000000' 

si nei primi 2 cm dello spessore del calcestruzzo, la 

~oooooooooo' 

'0: 0 0 0 0 0 0 co 0' 

.penetrabilitä dei cloruri dipende fortemente dal rappor- 

~ooooo"cco' 

~ cement 

~oo P 

100" 

000' 

to a/c e quindi dalla porositä. 0 60 '~ tl.oooo, 

~ ~\A,H,G:~o 

o~~ooooo 

0 

~ 

~~0.J'-".2~~ 

'ocooooo~ 

\0 0 0 0 0 o' 0 

4.82 l'azione dell'ambiente marino sulle strutture emer- _40 \;~~:~~ 

~ '0°""0 

se. L'attacco piü severo del calcestruzzo si veri- \0 ~ nO C 

\~o 0 0 ~ 

fica nella zona interessata all'azione della marea e in \0000 

quella al di sopra del livello dell'alta marea, mal gra- 20 

ton:) 

\G (.0 

("C 

do 10 scambio ionico tra pasta di cemento ed acqua di \~ ~ 

mare sia meno pronunciato rispetto al calcestruzzo com- 

\' C 

\( 

~ 

pletamente sonwnerso. 1:3 1:4 1:5 

Nel calcestruzzo che si trova appena sopra il livello Rapporto di miscela 

del mare, l'acqua lende a risalire continuamente per 

capillaritä e ad evaporare sulla superficie superiore. Sotto questo aspetto e consigliabile impiegare nella 

L'evaporazione provoca perö la cristallizzazione nei po- confezione del calcestruzzo additivi fluidificanti e Sllri 

dei sali disciolti; il progressivo accrescimento perfluidificanti che consentano riduzioni notevoli del 

dei cristalli sviluppa delle forze disgregatrici ch e rapporto a/c. 

non possono essere contenute dalla debole resistenza a 

trazione del calcestruzzo. calcestruzzo in am - 

Al deterioramento di queste zone contribuisce anche il 

movimento delle onde che facilita l'asportazione del In conclusione, le cause del deterioramento di origine 

calcestruzzo corroso. chimica che possono agire su un calcestruzzo collocato 

Alla cristallizzazione dei sali nei pari si deve attri- in ambiente marino so no sostanzialmente tre" " 

buire anche 10 sgretolamento del calcestruzzo che viene 5°4--: gli ioni saltato provocano rigonfiamento, fessaltuariamente 

bagnato dalle onde 0 raggiunto dagli surazione e disgregazione del calcestruzzo perspruzzi. 

Lo stesso fenomeno puö essere provocato dal che reagiscono con la pasta di cemento. 

vento che, spirando dal mare verso l'entroterra, deposi- Cl-: gli ioni cloruro distruggono la passivazione 

ta su edifici e manufatti in calcestruzzo l'acqua mari- del ferro delle armature provocata dall'ambienna 

od i relativi sali nebulizzati. te alcalino e favoriscono la formazione della 

11 deterioramento dipende dalla quantitä di acqua mari- 

°2 : l'ossigeno presente vicino all'armatura favorina 

che il calcestruzzo e in grado di assorbire e cioe, 

in definitiva, dalla porositä del manufatto. Per questo 

ruggine. 

sce le reazioni 

catodiche. 

motivo, come mostra la fig. 30, la resistenza alla cor- Queste tre cause potenziali di corrosione possono divenrosione 

risulta tanto maggiore, soprattutto per i cemen- tare perö attive solo a condizione che il calcestruzzo 

ti portland, quanta maggiore e il dosaggio in cemento sia permeabile agli agent i aggressivi. 

(36)(37). Con elevati dosaggi infatti si puö ridurre il Ne consegue che, volendo assicurare durabilitä al manurapporto 

a/c, mantenendo invariata la lavorabilitä e fatto, e necessario ridurre al minima la permeabilitä 

quindi abbassare la porositä capillare. del calcestruzzo. 

34

Questo scopo puö essere raggiunto, senza fare ricorso a 5. Il 5UOlO 

partico1ari tecno10giche, impiegando accorgimenti mo1to , 

I SUO11 possono contenere sostanze aggressive che solusemp1ici 

che dovrebbero essere noti a tutti i tecnici ' 

bi1izzate e trasportate da11e acque circo1anti ne1 sotdelle 

costruzioni e che, per dare risu1tati duraturi,ritosuo10, 

". possono raggiungere i1 ca1cestruzzo interrato . 

chiedono solamente di essere coscienziosamente app1icati. 

51 r1propongono 1n questo caso i fenomeni egli effetti 

le precauzioni fondamenta1i possono essere cosi riassun- gia visti a proposita de11'azione delle acque. Va perö 

te: .ricordato che in questo caso 1a degradazione riguarda 

solo i1 ca1cestruzzo e non l'armatura poiche l'ossigea) 

Dosaggio in cemento non inferiore a 320-360 kgfm3 

(in relazione al diametro massimo dell' aggregato) 

no pene t ra con estrema diffico1ta 

ne1 sottosuo10. 

per: 

6. lE CONDIZIONI. CllMAT1CHE 

-riempire i vuoti e assicurare i1 comp1eto avvo1gimenta 

dei granu1i de11'aggregato l'eterogeneita e 1a porosita de1 ca1cestruzzo sono all' 

.d . 1 t / origine de11a sua sensibi1ita alle variazioni delle con- 

-r1 urre 1 rappor 0 a c. 

dizioni c1imatiche. Questo comportamento edel tutto sib) 

Rapporto afc non superiore a 0.40-0.45 per: . m1 1e a que 110 de 11e rocce c he, 

come nota, ne1 tempo su- 

-ridurre 1a porosita capi11are '" 

b1scono una progress1va degradaz10ne. 

-aumentare 1a resistenza meccanica 

t 1, ff ' . t tt ' d ..' t t .I fattori c1imatici che normalmente si considerano sono 

-aumen are e 1cac1a pro e 1va e1 prec1p1 a 1 

.. ( .t b .t ) 1a temperatura, i1 vento e i1 ge10. 

ne1 por1 aragon1 e, ruc1 e 

-ridurre 1e variazioni di umidita attorno a1 ferro. 6.1 Temperatura 

c) Resistenza meccanica alla compressione superiore Differenze di temperatura tra part i interne ed esterne 

a 40 Nfmm2 per: di uno stesso e1emento di ca1cestruzzo causano stati 

-garantire attraverso una prova semp1ice i1 rispet- tensiona1i dipendenti dai coefficienti di conduzione terto 

delle due precedenti prescrizioni mica e di di1atazione termica de1 ca1cestruzzo. G1i sfor- 

-resistere meg1io alle tensioni de1 rigonfiamen t 0 zi a trazione che si generano possono essere di entita 

provocato dag1i ioni 504-- tale da condurre a11a rottura de1 materiale. Effetti ana- 

-minimizzare irischi causati da11a fessurazione 10ghi su microsca1a possono verificarsi ne1 ca1cestruzsotto 

carico zo a causa delle differenze esistenti tra i coefficienti 

-ridurre 1e conseguenze de11'abrasione e di azioni termici dei suoi componenti. 

meccaniche accidenta1i. 

6.2 11 vento 

d) Impiego di cementi pozzolanici, ferrico-pozzolani- ..l' . 

11 vento, che trasporta part1ce11e so11de, ha un az10ne 

co 0 d'altoforno per: 

abrasiva su1 ca1cestruzzo, tanto piu intensa quanta piu 

-ridurre i1 contenuto in Ca(OH)2 libero 

debo1e e 1a matrice cementizia. In vicinanza delle coste, 

-ridurre i1 contenuto in C3A de1 cemento 

i venti spiranti da1 mare trasformano sotto forma di ae- 

-aumentare 1a quantita de1 gel C-5-H ne11a pasta 

roso1i sa1i spruzzati ne11'aria da11e onde de1 mare. Quee) 

Adozione di copriferri non inferiori a 60 mm per: sti sa1i si depositano nei pori de1 ca1cestruzzo e danno 

-impedire 1a penetrazione deg1i ioni C1- e de11'os- 1uogo a crista11i che si accrescono progressivamente 

sigeno sino a11'armatura creando sforzi che possono port are a11a fessurazione e ~ 

-ostaco1are 1a diminuzione de11'a1ca1inita nei pres- scheggiatura de1 materiale. 5e gli stessi sa1i si deposi 

de11'armatura. sitano ne11'armatura, eventua1mente affiorante da1 ca1cef) 

Maturare a umido e a lungo il calcestruzzo prima struzzo, 1a corrodono e1ettrochimicamente attraverso 1a 

di metterlo a contatto con l'acqua di mare per: formazione di catene ga1vaniche. 

-ridurre 1a porosita capi11are delle paste 

d " ' 1 b ' l ' . d 1 " . 50 -- C1-6.311 ge10 

-1m1nU1re a penetra 1 1ta eg 1 10n1 4 e 

-mig1iorare 1a resistenza meccanica. Quando 1a temperatura de1 ca1cestruzzo sc ende a1 di sot- 

35

° " "' 

"' 

to di O°C, l'acqua contenuta nei pari capillari della pa- 6.31 Fattori che inf1uenzano 1a resistenza a1 ge10. L'asta 

di cemento congela. Poiche il ghiaccio ha un volume liane nociva del gel0 si manifesta solo se nel calce - 

maggiore dell'acqua liquida (circa 9%) si creano degli struzzo si trova acqua congelabile per cui la resistensforzi 

che, se so no superiori alla resistenza a trazione za ai cicli di gel0 e disgel0 dipende dal grado di satudel 

calcestruzzo, provocano fes sure e sgretolamenti). razione del calcestruzzo. 

L'azione del gel0 puö essere attribuita anche alla pres- La fig. 31 mostra che al di sotto di certi valori del 

'- 

sione osmotica dato che man mano che il congelamento pro- grado di saturazione il calcestruzzo risulta molto resi- 

cede, gli ioni che si raccolgono nell'acqua ancora li -stente al gel0, ma che in condizioni di massima saturaquida 

danno luogo ad una differenza di concentrazio ne liane so no sufficienti meno di 5 cicli per disgregare 

tra la soluzione presente nei capil1ari e l'acqua dei il calcestruzzo (38). 

pari del gel. In queste condizioni, le leggi dell'equilibrio 

chimico impongono che dell'acqua lasci il gel 

FIGURA 31: Influenza del grado di saturazione del calceper 

diluire la soluzione dei capil1ari nei quali, per struzzo sulla sua resistenza al gel0 (38) 

conseguenza, aumenta la pressione osmotica. 100 

E. 0 ~ &, 00 

11 congelamento non interessa direttamente l'acqua con- 

~ 

: 80 

.. 

tenuta nel gel di cemento poiche questo ha pari talmen- .60 

N 

te piccoli che il ghiaccio vi si puö formare solo al di ~ .40 

sotto dei -78°C. Tuttavia l'acqua del gel contribuisce 0: 

al1a formazione di ghiaccio poiche la differenza di e- ; 20 

C 

nergia libera esistente tra l'acqua del gel ed il ghiac- ~ 0 

'a 60 70 80 90 100 

cio dei capillari provoca un movimento dell'acqua verso:' Gredo dl seturezlone, % 

l'esterno del gel dove trova condizioni che le consentono 

di congelare. 

0 

11 congelamento de11'acqua contenuta nel calcestruzzo e Le cavitä piene d'aria esercitano una benefica azione 

un processo graduale per tre motivi: sulla durabilitä perche raccolgono l'acqua spinta fuori 

) 1 ° d 1 ff dd 1 " dai capillari a causa dell'accrescimento dei cristalli 

a a propagazl0ne e ra re amento verso lnterno 

del manufatto e ostacolata dal basso coefficiente di di ghiaccio, con conseguente abbattimento della pressiotrasmissione 

termica del calcestruzzo; neo In un calcestruzzo 10 spazio disponibile per acta - 

b) 1'aumento de11a concentrazione degli ioni disci01ti g1iere 1'acqua espulsa da1 fronte de1 ghiaccio in formanell'ac~ua 

ancora liquida abbassa progressivamente il liane deve essere perö facilmente accessibi1e e rossipunto 

dl congelamento; 

p 

mo al punto in cui il ghiaccio si sta formando. Da ciö 

c) i~ con~elamento inizia ~ei ,~or~ di ~imensioni maggio- si dovrebbe concludere che un calcestruzzo poroso facirl 

e Sl estende a quell1 plU plccol1 soltanto se la 

telnperatura si abbassa ulteriormente, poiche il pun- lita il movimento dell'acqua e puö concedere piu spazio 

t~ di conge~amen~o di~inuisce con il diminuire del all'accrescimento dei cristalli di hiaccio. In realtä, 

dlametro del capl11arl. 9 

L' ' d 1 d 1 t d' ' f tt ' . lt tale calcestruzzo diverrebbe rapidamente saturo d'acqua 

amplezza e anno, ega a a lversl a orl, e mo 0 

, t d d d 1 1 , t t f ' e quindi sensibilissimo al1'azione del gel0. In pratica, 

varla, po en 0 an are a semp lce scros amen 0 super 1- 

' 1 11 1 t d' , t ' d 1 f tt 11 un'elevata resistenza si trova nei calcestruzzi densi e 

Cla e a a camp e a lsln egrazlone e manu a o. 

d 0' 11 f ' ° t d 1 1 t impermeabili ovvero in que11i molto porosi come i calceanno 

comlncla su a super lcle espos a e ca ces ruz- 

" struzzi monogranulari. 

zo e progredlsce verso l'lnterno. 

La resistenza a1 gel0 di un calcestruzzo viene espressa La resistenza a1 ge10 di un calcestruzzo dipende anche 

dal numero di cic1i di gelo e disgelo che puö sopporta- da1 grado di saturazione del1'aggregato e per questo 

re prima di raggiungere un determinato deterioramentomi- motivo i calcestruzzi preparati ton aggregati essiccasurato, 

ad esempio, dalla perdita in pe so per scag1iatu- ti hanno una resistenza nettamente superiore ai ca1cera. 

struzzi contenenti aggregati saturi d'acqua. 

36

FIGURA 32: Influenza,del rapporto a/c sulla resistenza FIGURA 33: Relazione tra quantitä di acqua congelata, 

al gelo d1 calcestruzzi sottoposti a cicli temperatura del calcestruzzo e durata della 

di gel0 e disgel0 sino a provocare una perdi- stagionatura (40) 

ta di peso del 25%. Calcestruzzi maturati a 120 

umido per 28 gg (39) 

. 

4000 ~ 

a. 100 

Ẹ 

u 

~ 

,- . 

~ a. 80 

u ~ 

,- - 

0 ...60 

~ ~ 

.c 

E 0 ụ 

~ 

c- 

u 

< 

40 

0 

0,35 0,75 0,85 20 

a/c 

.-. 

0 

-25 -20 15 -10 

La resistenza ai cicli di gel0 e disgel0, come si vede 

dalla fig. 32 (39), aumenta rapidamente con il diminui- Temperatura dei calcestruzzo ' °C 

re del rapporto a/c e questa regola vale sia per il 

calcestruzzo ordinario che per quell0 contenente aria poiche nella 10ro parte inferiore si possono formare 

inglobata. pericolose tasche d'acqua. 

Questo fatto e legato alla minore resistenza posseduta 

6 

32 C 1 L b 11 d ' ' , 

.a cestruzzo aerato. e 0 e ar1a present1 

dai calcestruzzi confezionati con elevati rapporti a/c, 1 1 t ' 1, 1 ' 

ne ca ces ruzzo m1g 10rano a reS1S t enza a 1 ge 10 po i - 

alla 10ro maggiore porositä e quindi alla maggiore fa- c h-' e ag1scono come vas1 ' d' 1 espans10ne , accog 1, 1en d0 1, ac - 

cilitä con la quale raggiungono la saturazione. Una qua sp1n ' t a f uor1 " d a1 ' cana 1, 1CO 1, 1 da 1 9 h' 1acc10 , 1n , f ormastagionatura 

prolungata del calcestruzzo prima di esse- Zlone , annu 11an d0 COS1 - 91, 1 S f orz1 " c h e 1 " 1 conge 1amentopro- 

re sottoposto all'azione del gel0 e essenziale per asduce. 

sicurarne la durabilitä, da un lato perche ne risulta 

migliorata la resistenza meccanica, dall'altro perche, L'aria normalmente occlusa nel calcestruzzo non e tuttacome 

mostra la fig. 33, l'acqua libera disponibile per via in grado di dare un'efficace protezione poiche e diil 

congelamento diminuisce (40). 

FIGURA 34: Influenza del contenuto d'aria sulla dilata- 

La composizione chimica del cemento e la sua finezza liane del calcestruzzo dopo 300 cicli di genon 

influiscono direttamente sulla resistenza al gel0 10 e disgelo (41) 

del calcestruzzoj tuttavia i cementi piü ricchi in 1,6 

C3S e piü fini, in quanta caratterizzati da un indurimenta 

piü rapido, possono sopportare l'azione del gel0 

a stagionatura piü precoce. Analogamente, i cementi che '" 

richiedono meno acqua d'impasto dovrebbero dare una '~ 

migliore resistenza. .0,8 

c 

0 

Una buona compattazione, che favorisce oltretutto uni- 'N 

IV 

formitä e buone resistenze meccaniche, riduce l'azione ~ 0,4 

c 

del gel0. 391 

1,2 

Non e consigliabile l'uso di aggregati con dimensioni 0 

0 4 8 12 16 

massime elevate e tanto meno quell0 di aggregati piatti, Contenuto d'aria, -/0 

37 

I

"' ., 

stribuita in bolle relativamente grand i e poco numerose. Poiche 1e bolle d'aria debbono assorbire gli sforzi che 

Mig1iori risu1tati si ottengono aggiungendo alle misce- si generano nei capi11ari quando l'acqua ivi contenuta 

le i cosiddetti introduttori d'aria che sono prodotti conge1a, non debbono essere troppo distanti fra di 10ro. 

capaci di dare luogo ad un sistema finissimo ed unifor- L'esperienza ha mostrato (fig. 35) che non bisogna supeme 

di bo11icine ne11'interno de11a pasta cementizia. rare le distanze di 0.25 mm fra bolla e bolla per assi- 

1 . 

Per ogni miste a es1ste un ton 

t 

enu 

t 

0 m1n1mo 

.. d,. ar1a a1 curare una buona protezione a1 calcestruzzo (42). 

di sotto de1 qua1e l'introduzione diventa inefficace(v. .Per un dato contenuto d'aria inglobata, la distanza me- 

~ fig. 34)(41). dia tra le bolle dipende dal rap porto a/c della miscela 

come mostrato in fig. 36 (39). La dimensione delle bol- 

La distribuzione delle bolle deve essere uniforme e la le e in genere compresa tra 0.05 e 0.1 mm. 

loro dimensione deve essere la piü piccola possibile. In pratica si e vista che ton una superficie specifica 

dei vuoti di 16-24 mm2/mm3 si ottengono calcestruzzi a- 

FIGURA 35: Relazione tra durabilitA e distanza dellebolle 

d'aria introdotte (42) reati che resistono bene all'azione de1 gelo. A tito10 

120 di confronto si ricorda che la superficie de11'aria occlusa 

accidentalmente e inferiore a 12 mm-l. 

~ 100 L'aggiunta di lappe, pozzolane, ceneri volanti e silica 

.. 

= fume a1 cemento portland non ha effetti negativi se la 

~ 80 resistenza meccanica e il grado di maturazione dei cor- 

; rispondenti calcestruzzi so no simili (43). In ogni caso, 

~ 60 il fattore determinante la resistenza al gelo rimane,co- 

.0 me mostra la fig. 37, un adeguato contenuto d'aria in - 

.. 

...40 ..globata. 

20 FIGURA 37: Prova di gelo in presenza di sali effettuata 

su provini dopo 7 gg di stagionatura (43) 

0 Cambiamento di volume dopo 25 cicli 

0 0,1 0,2 0,3 0,4 , ,6 

Distanza tra le bolle, mm % 100 \ 

+ . 

40 ~ .- 

FIGURA 36: Re1azione tra distanza delle bolle d'aria e \ 

rapporto alt. Calcestruzzo ton un contenuto i 

medio d'aria del 5% (39) 35 0 i 

0,24 .\ 

Contenuto d'arla reale, % 30 \ 

...5,3 \ 

022 . 

E ' \ 

E 25 \ 

0 Cem.Ptl=l00% 

.!"O,20 \ 

Ö " Loppa ~ 33% 

.! D 018 20 \ -'\- . 

' \ 

~ .Cen.vol.:"30% 

..\ 15 . 

Ṅ 0,16 \ 

c 

.! ..A.. 

.Silice 

10 

..' 

~ 8% 

Q 0,14 

0,12 

5 

0,10035 045 0,55 0,65 0,75 0 1 2 3 

, 'Rapporto ajc Contenuto d'orlo.. % 

0 

38

7. CASI SPECIALI FIGURA 39: Di1atazione in funzione de1 tempo. Barre di 

vetro pyrex confezionate ton cemento Port- 

7.1 Reazione alca1i-aggregato land e cementi contenenti il 25% di aggiunte 

Neg1i u1timi quarant'anni sono state asservate de11erea- 0.6 

zioni chimiche de1eterie tra gli aggregat i ed i cementi Cemenlo Pli 

0.5 

portland. La piu comune di queste reazioni e que11a che ~ 

si verifica tra alcune forme di silice (opale, calcedo- § 

Q) 0.4 

-+ 25. .-Calcare 

nio e tridimite) egli a1cali deI cemento. B 0.3 

Si forma un gel di si1icato a1ca1ino che tende ad as -Q 

c 

=0.2 

sorbire acqua e quindi a rigonfiarsi. 11 rigonfiamento 0.1 +25~ Cen.vol. Pozz. B 

provoca delle tensioni interne che se superano 1a resi- 0 

+25~ Pozz.-A 

0 20 40 60 80 100 

stenza meccanica delle paste portano a fessurazione il Tempo, glornl 

ca1cestruzzo. 

La reazione espansiva viene prevenuta se si 

impiegano 

cementi portland contenenti non piu di 0.6% di Na20 a1- -aggregati di un cemento ricco in alca1i puö essere racali 

equiva1ente. Purtroppo 1a tecnologia e le prescri- dica1mente ridotta e riportata a live11i ammissibili a~ 

zioni antinquinamento vigenti in malte nazioni rendono giungendo al10 stesso 10ppe, ceneri vo1anti e pozzo1ane 

costoso raggiungere questo traguardo e, d'altra parte, natura1i (44)(23). Naturalmente il risu1tato dipende 

(23) 

to va sce1ta e dosata ton estrema attenzione. 

Fortunatamente i1 prob1ema puö essere riso1to 

non sempre e possibi1e riso1vere i1 problema cambiando da11a natura e dal1a quantitä de11'aggiunta, che pertanl'aggregato. 

impiegando 

cementi d'a1toforno e cementi contenenti ceneri vo -7.2 Resistenza al fuoco 

1anti 0 pozzolane naturali. Le figg.38(44)e 39 (23)mostra- 

11 . 

Sino a 250-300'C l'effetto del1a temperatura su a reSlno 

infatti che l'espansione dovuta a11a reazione a1cali- 

stenza meccanica de1 ca1cestruzzo e mo desta, ma a t emperat 

ure superiori (v.fig.40)(45)si osserva una progressiva 

riduzione delle resistenze. 

FIGURA 38: Di1atazione di malte contenenti cemento Portland 

ad alto tenore in a1ca1i e aggregat i di Tuttavia, se l'intensitä eto la durata de11'incendio non 

vetro pyrex. Influenza de11a. sostituz~one superano certi va10ri, il calcestruzzo mostra ecce11enne1 

cemento Portland armato dl 10ppa 0 dl ceneri 

vo1anti (44) ti proprietä anche ad alte temperature. 

0.55 Cemenlo Ptl silo 

.,..-0--0- 0 0 tenore elcell 

0.5 0- 

FIGURA 40: Resistenza relativa al ca10re de1 calcestruz- 

0.4 zo (45) 

0.4 Z Coo1I1'eS$~ 

~ Traz~ 

0.3 120 

H 0.3 

,;j r ..24% dJ Joppe a-" :g -. , 

c = 4J 

~ 0.25 ,.,' E -on "" 

N .' -~ Q ~ W 

c ~ N 

c 0.2 Cemento Ptl basso ~ U ~ 

- ._t- t --tenore t t elceJI ~ -.!!! 

~ = '" 

0.15 

I ~ E 

._o---o---o II--"..A } 

'" 40 

.u; ~ 

0.1 ~ :.t..,,~- -o-_.~--tl-_.o o o B t8.~ val. cen- ~ "C 

' '-".50% lappe 

..- 

0.5 ,I. 0 

0 400 ~ ~ 

9 12 

Stoglonoturo, ~sl Tem!W;ratura 

39

~" ~_._"'"- 

Infatti, i1 periodo di tempo che intercorre tra l'ini -corre quindi mig1iorare queste due caratteristiche, auzio 

de11 'a1ta temperatura ed i1 co11asso de1 ca1cestrul- mentando gli spessori (soprattutto de1 copriferro) im - 

zo e re1ativamente a1to e non vengono emessi fumi toss~ piegando aggregati 1eggeri minerali (argil1a e scisti e- 

ci, fattori questi essenzial i per perrnettere 10 sgombro spansi, scorie, ecc.). 

deg1i edifici. 

11 ca1cestruzzo, infatti, oltre ad essere incombustib~ La perdita di resistenza meccanica causata dal fuoco e 

1e ha una bassa conducibi1ita termica euna e1evata capa- maggiore nei ca1cestruzzi contenenti aggregat i si1icio- 

.cita termica. Per incrementare 1a resistenza a1 fuoco oc- si che in que11i contenenti aggregat i calcarei. 

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Corrosione dei calcestruzzo - DipCIA

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