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Università degli Studi di PadovaUniversità degli Studi di PadovaDipartimento di Costruzioni e TrasportiDipartimento di Costruzioni e Trasporti

Docente: Ing. Roberto ScottaDocente: Ing. Roberto Scotta

CORSO DI TECNICA DELLE COSTRUZIONICORSO DI TECNICA DELLE COSTRUZIONIanno accademico 2009anno accademico 2009--1010

PadovaPadova –– 15/12/0915/12/09

LA DURABILITA’ DEL CALCESTRUZZOLA DURABILITA’ DEL CALCESTRUZZO

Quale calcestruzzo?

Quello previsto dal progettista?

Quello progettato dal produttore?

o Quello che, alla fine, ci si ritrova in opera?

Le prescrizioniLa pratica di cantiereI controlli

Come assicurare che ad un corretto studio della miscelaconsegua una struttura coerente al progetto e

durabile?…

prescrizioni puntuali e specifiche complete

una messa in opera ed una stagionatura corrette

un controllo di accettazione coerente alla norma

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Per avere un calcestruzzo(potenzialmente) durabile occorre:

• Prescrivere la giusta classe di esposizione;

• Rispettare le tre limitazioni alla composizione;

Rapporto a/c,

Contenuto minimo di cemento,

Resistenza caratteristica minima.

• Impiegare additivi specifici per ottenere le determinateresistenze e classi di esposizione.

LA DURABILITÀ

Analisi ambientale

Definizione delle resistenze caratteristicheminime

Confronto con le resistenze statichepreviste per le opere

Prescrizione finale

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PRINCIPALI CAUSE DI DEGRADOdelle strutture di c.a.

DEGRADO DELCALCESTRUZZO

DEGRADO DELLEARMATURE

meccaniche fisiche strutturalichimiche corrosione

abrasioneerosioneurtoesplosione

gelo-disgeloincendioessicazioneritiro

sovraccarichiassestamenticarichi ciclici

reaz. alcali-aggregatiattacco acidoattacco da solfatiattacco da solfuriattacco da acque pure

carbonatazionecloruricorrenti vaganti

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Effetto della CARBONATAZIONEè abbassare il pH della soluzione dei

pori a valori tali da non essere più in

grado di garantire la passivazione delle

barre di armatura

Effetto dei CLORURI è distruggere

il film di ossido protettivo

che normalmente si forma attorno alle

barre di armatura

CORROSIONE DEI FERRI

Effetto dei SOLFATI èdistruggere calcestruzzo

Ingresso degli agenti aggressivi

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Dipendenza della durabilità dalla permeabilità

Dipendenza della durabilità dalla permeabilità

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SOLFATI

STRUTTURE A CONTATTO CON SOLFATI

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3In acqua di mare non avviene ilrigonfiamento ma un progressivosfarinamento della superficie delcalcestruzzo

Penetrazione degli ioni solfato sia daterreno sia da liquidi

Sostanze espansive che generano ildegrado del calcestruzzo medianterigonfiamenti

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SOLFATI

Attacco Solfatico

Struttura in contatto conagenti chimici aggressivi

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ALCALI-AGGREGATI

Alkali Silica Reaction (ASR)

Alkalis+

ReactiveSilica

+Moisture

ASR Gelwhich

expands

Concretecracking

Aggregati silicei

Problemi: reazione alcali-aggregato

Questa reazione è generalmenteassociata alla presenza di alcali(sodio e potassio) nel cemento e disilice amorfa o scarsamentecristallina in alcuni aggregati.

Il fenomeno è anche noto comereazione alcali-silice (Alkali-SilicaReaction, ASR).

AGGREGATI

Macrofessurazione di un pavimento incalcestruzzo da ASR.

Alkali Silica Reaction (ASR)

Macrofessurazione di un pavimento incalcestruzzo da ASR.

Alkali Silica Reaction (ASR)

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Ca Cl2

Attacco del Ca Cl2 - effetto di w/c e areanti

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Cicli di Gelo-Disgelo

LA CORROSIONE

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LA CORROSIONE

volumi degliidrati di ferro

LA CARBONATAZIONE DEL CALCESTRUZZO

Ca(OH2) + CO2 CaCO3 + H2O

H2O

anodoanodocatodocatodo

2e-

O2+H2O

OH-OH-

Fe++

Fe(OH)2

Fe2O3H2O

CALCESTRUZZO

CARBONATATO

Film di ossido di ferro(passivato)

Ferro d’armatura

CO2O2 H2O

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Carbonatazione

Carbonatazione

Critical Sectionunprotected bars

Typical Sectionprotected bars

The failure seems due to a localised corrosion process of the reinforcing barsin the critical section of the collapsed beam,

since in the other sections the bars were still protectedby the alkaline environment.

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ATTACCO DEI CLORURI- corrosione per pitting -

MATRICE CEMENTIZIAH2O

catodocatodo

2e-

O2+H2O

H+ +Fe(OH)2+Cl-

FeCl2

OH-OH-

anodoanodo

Cl- O2 H2O

Film di ossido di ferro (passivato)

Ferro d’armatura

Corrosione indotta dai cloruri nelle solette da ponte

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CloruriConcentrazione critica

DAI REQUISITI ALLE PRESCRIZIONI

NORME DI PROGETTOD.M. 9-1-96 - EUROCODICI

NORME DI PRODOTTOCemento – EN 197

Aggregati – EN 12620Acqua – EN 1008Additivi – EN 934

NORME DI ESECUZIONEENV 13670

CALCESTRUZZO EN-206-1

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LE PRESCRIZIONI DEL D.M. 14.01.2008

11.2.1 Specifiche per il calcestruzzo

11.2.11 Durabilità

Requisiti di durabilità

“L’esigenza di una struttura adeguatamente durevole èsoddisfatta se la struttura, per il periodo di vita richiesto, esplicale sue funzioni risultando idonea all’esercizio, resistente e stabilesenza riduzioni significative della sua funzionalità o manutenzioni

eccessive non previste.”

EUROCODICE 2

“Il copriferro minimo deve assicurare:

la corretta trasmissione delle forze di aderenza;

che non avvenga spalling;

un’adeguata resistenza al fuoco;

la protezione dell’acciaio contro la corrosione.”

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31-10-2001: pubblicazione norma UNI EN 206 “Calcestruzzo:specificazione, prestazione, produzione e conformità”;

Si applica a tutto il calcestruzzo, sia preconfezionato che prodotto incantiere o in impianto di prefabbricazione;

Norma non armonizzata: non obbligatoria in tutti i paesi della UnioneEuropea;

Sostituisce la UNI 9858;

Attesa del DAN (Documento di Applicazione Nazionale)

EN 206 - 1: LA NORMA EUROPEA DEL CALCESTRUZZO

Nuove classi di esposizione ambientale;

Ampliamento delle classi di resistenza fino a C90/105;

Calcestruzzo leggero;

Introduzione del concetto di “legante” (aggiunte);

Controllo del processo di produzione;

Importanza dei controlli di conformità;

Prescrizione del cls (UNI EN206 ):

C25/30 XD2 Cl 0,20 Dmax 22 S4 D1,8

EN 206 - 1: LA NORMA EUROPEA DEL CALCESTRUZZO

classe di massavolumica (cls leggeri)

classe dicontenutoin cloruri

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EN 206 - 1: LE CLASSI DI ESPOSIZIONE

la nuova norma EN 206 prevede 6 classi di esposizioneambientale (XO, XC, XD, XS, XF ed XA), per ciascuna delle quali,

ad eccezione della XO, esistono più sottoclassi.

Il numero totale delle sottoclassi (18) è raddoppiato rispetto aquelle previste nella norma UNI 9858 - ENV 206

EN 206-1 contro UNI 9858 (ENV 206-1)Ipotesi di correlazione tra le classi di esposizione

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ARIA

LIQUIDI

TERRENO

ACQUA DIMARE

L’ANALISI AMBIENTALE

Le strutture sono a contatto con:

CO2, SO2, NOx

Cl-, SO4--, NH4

+

Cl-, SO4--, NH4

+

Cl-, SO4--, Mg++

classi XC-XF

classi XS

classi XD-XF

classi XA

EN 206 - 1: Classe di esposizione XC

Corrosione delle armature promossadalla carbonatazione

Si noti lo scarico dell'acquache favorisce il bagna-

asciuga e la corrosione dellearmature sottostanti

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Danni legati alla corrosioneper CARBONATAZIONE

EN 206 - 1: Classe di esposizione XDcorrosione delle armature promossa dai cloruri

(esclusi quelli presenti in acqua di mare).

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EN 206 - 1: Classe di esposizione XFEsposizione al gelo ed ai sali disgelanti

Pila da ponte soggetta

indirettamente all'azione deisali disgelanti provenienti dal

piano stradale

Soletta in c.a.di un ponte inalta montagna

Pila in c.a.

Danni conseguenti allacorrosione per CLORURI

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Elevated highway structure

subject to deicing salts

Danneggiamento percicli di gelo e disgelo

EN 206 - 1: Classe di esposizione XSopere esposte ai cloruri da acqua marina

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ACQUA DI MARE

EN 206 - 1: Classe di esposizione XAAttacco chimico del calcestruzzo

a contatto con il terreno

>2000<3000

>12000<24000

>3000<12000

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EN 206 - 1: Classe di esposizione XAAttacco chimico del calcestruzzoa contatto con l’acqua del terreno

EN 206 - 1: Valori Limite

durata prevista della struttura di 50 anni - uso di cemento tipo CEM I in conformità alla EN 197-1e di aggregato avente dimensione nominale massima compresa tra 20 mm e 32 mm.

Le classi di resistenza minima sono state desunte dalla relazione tra il rapporto a/c e la classe di resistenza delcalcestruzzo realizzato con un cemento di classe di resistenza 32,5.

I valori limite per il rapporto massimo acqua/cemento ed il contenuto minimo di cemento si applicano a tutte leclassi, mentre i requisiti per la classe di resistenza del calcestruzzo possono essere specificati in aggiunta.

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EC2 - Copriferro

Copriferro in funzione dell'aggressività ambientaleLa precisazione degli spessori di copriferro da parte della normativa europea (Eurocodice 2)

fa riferimento alla definizione di classi di esposizione (1, 2, etc.) secondo la vecchianormativa ENV 206 oggi sostituita dalla EN 206-1.

Non esiste ancora sintonia tra Eurocodice 2 e la nuova normativa EN 206 cheNon esiste ancora sintonia tra Eurocodice 2 e la nuova normativa EN 206 cheintroduce la nuova definizione delle classi di esposizione (X0, XC, etc.).introduce la nuova definizione delle classi di esposizione (X0, XC, etc.).

Deve essere evitata ogni aggiunta di acqua che causa:il superamento del rapporto a/c fissatol’abbattimento della classe di resistenza prevista dal progetto

LA PRATICA DI CANTIERE

i casseri di legno siano saturii casseri metallici non siano surriscaldatiil calcestruzzo sia posato da un altezza non superiore a 50 - 70 cmsiano posti dei rompi-tratta ad evitare la segregazione

POSA IN OPERA E VIBRAZIONE

STAGIONATURA

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LA POSA IN OPERA

• Cura ed attenzione ai casseri e ai disarmanti

• Il calcestruzzo deve essere posto in opera il piùpresto possibile

• Adottare misure preventive che non permettano lasegregazione specie in caduta libera

• Vibrazione accurata ed attenta per raggiungere lamassima compattazione possibile

LA STAGIONATURA

• La stagionatura corretta del calcestruzzo è indispensabile alla

idratazione del cemento ed alla riduzione della porosità capillare

• Proteggere i getti!

Lasciare i casseri al loro posto

Coprire con teli di plastica

Rivestire con teli umidi

Nebulizzare acqua sulla superficie

Applicare prodotti stagionanti che

formano pellicole di protezione

Membrane protettive

Metodi di stagionatura

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FIGURE COINVOLTE PER LA DURABILITÀ

Committenza

Costo adeguato dell’opera

Progettista

Correttezza delle prescrizioni(normativa)

Direzione Lavori

Verifica delle prescrizioni

Impresa costruttrice

Esecuzione delle opere

Fornitore

Adeguamento tecnologico alleprescrizioni