Medil News: OFFTEC CORNER – L’auto-cicatrizzante (self-healing) del calcestruzzo

La rapida evoluzione dei contesti socio-economici, nonché il cambiamento delle condizioni climatiche e ambientali, pongono il tema della durabilità al centro delle fasi di progettazione e manutenzione di un’opera in c.a..
All’interno di tale quadro è il calcestruzzo stesso a ricoprire il ruolo principale, non solo perché è il materiale attualmente più utilizzato dall’industria delle costruzioni, ma anche per le nuove potenzialità che la sua tecnologia è in grado di off­rire, grazie ai più recenti sviluppi in termini di materiali, prodotti, tecnologie costruttive. Il vantaggio di realizzare un’opera progettando un calcestruzzo durabile, come facilmente intuibile, è notevole.
Dal punto di vista economico, infatti, l’impiego di un calcestruzzo con prestazioni di durabilità determina un aumento del costo del materiale del 10-20%, ma nel complesso l’incremento del costo dell’opera si aggira attorno all’1%.

Al contrario, i costi per la manutenzione e il recupero di un’opera realizzata con un calcestruzzo non durevole possono raggiungere fino a 125 volte il costo originale della stessa, al punto che il degrado raggiunge uno stato di avanzamento tale da rendere inservibile l’opera per le destinazioni d’uso previste.

Uno dei sistemi più utilizzati dal Consorzio Stabile Medil è il sistema di impermeabilizzazione del calcestruzzo per cristallizzazione PENETRON®. Quest’ultimo viene utilizzato da oltre 40 anni in tutto il mondo come la soluzione più avanzata per la realizzazione di strutture interrate ed idrauliche a tenuta strutturale impermeabile.
L’aggiunta di un additivo cristallizzante aumenta la capacità di auto-riparazione del calcestruzzo, che risulta, inoltre, crescente all’aumentare della durata della esposizione ad elevati tassi di umidità ambientale e risulta non trascurabile anche per aperture di fessure significative.

Il Sistema Penetron® è una tecnologia “integrale” che interessa infatti l’intero spessore del manufatto. Permette di ottenere un calcestruzzo intrinsecamente impermeabile ed “attivo nel tempo”, assicurando la durabilità dell’opera nella vita d’esercizio. Quando i prodotti del Sistema Penetron® vengono applicati al calcestruzzo, gli ingredienti attivi reagiscono con i composti solubili del calcestruzzo (idrossido di calcio-calce libera) formando un nuovo complesso cristallino, filiforme, insolubile (CSH, Silicato di Calcio Idrato), che sigilla i pori, i capillari e le fessurazioni fino ad un’ampiezza di 0,4 mm.

A differenza di altri prodotti presenti sul mercato, questa crescita cristallina occupa profondamente la porosità capillare della struttura in calcestruzzo e può eventualmente penetrarla completamente in presenza d’acqua.

Il sistema Penetron®, quando l’umidità si è esaurita, resta inerte e si riattiva immediatamente se l’umidità ricompare, rinnovando nella struttura il processo di una sempre più estesa cristallizzazione, per garantire impermeabilità e durabilità dell’opera nel tempo.

Questa tecnologia avanzata o­re una proprietà unica di autorigenerazione per una “protezione totale” della matrice strutturale. I benefici apportati sono molteplici, specie contro i cicli di gelo-disgelo, la corrosione da agenti atmosferici, l’umidità del sottosuolo, le acque contenenti cloruri, solfati, nitrati, l’aggressività dell’ambiente marino e delle realizzazioni industriali.

Il calcestruzzo additivato con PENETRON ADMIX è impermeabile all’acqua e non rappresenta una barriera al vapore in quanto lascia traspirare il calcestruzzo evitando fenomeni di condensa dell’aria umida interna.

Allungare la vita di esercizio di una struttura in calcestruzzo.

Qualunque sia l’ambiente in cui una data struttura in calcestruzzo sia posta in esercizio, sarà soggetta ad un certo grado di deterioramento, che può essere di tipo meccanico (abrasione, impatto, gelo-disgelo, …) e/o chimico. Quest’ultimo può coinvolgere la matrice cementizia che, reagendo con alcune sostanze aggressive, può perdere la propria integrità, come nel caso di attacco di solfati, alcali-silicati, o reazioni di alcali-carbonati, ecc. Nei casi più gravi, si assiste all’espulsione del copriferro, che espone i ferri d’armatura a fenomeni di corrosione.

Resistenza alla carbonatazione

I risultati, mostrati nel grafico, evidenziano che additivando con PENETRON® ADMIX all’1% un calcestruzzo povero di cemento e con un più elevato rapporto a/c, si ottiene un incremento della resistenza alla carbonatazione (espressa mediante il coefficiente K) di quasi il 50%.

Resistenza all’attacco dei cloruri

Nel caso di strutture marine o opere stradali su cui si spargono sali disgelanti, gli ioni cloruro possono penetrare nel calcestruzzo fino a raggiungere le armature.

Se sulla superficie delle armature si supera un certo tenore critico di cloruri (indicativamente dell’ordine di 0,4-1% del contenuto in peso di cemento), il ferro si depassiva, attivando la corrosione delle armature stesse. Dalle analisi del laboratorio IMM (Istituto Meccanica dei Materiali di Grancia, Svizzera) che ha sottoposto a prova due mix design di­fferenti, uno ad alte prestazioni in termini di esposizione ai cloruri ed uno economico con più basso tenore di cemento, più alto rapporto acqua/cemento ed additivo PENETRON® ADMIX dosato all’1%, al fine di calcolare il coefficiente di resistenza alla penetrazione dei cloruri (alfa), si è evinto che il coefficiente alfa del mix B con PENETRON® ADMIX è pari a 0,75, sensibilmente più elevato di quello calcolato per il mix A.

ADMIX permette di:

• Ridurre i rischi derivanti dalla corrosione dei ferri d’armatura dovuta alla carbonatazione e alla penetrazione di cloruri;
• Utilizzare una minore quantità di cemento, riducendo i costi della miscela ed aumentandone la lavorabilità, ma ottenendo prestazioni più elevate in termini di durabilità.

“La terra, con il suo vestito di cemento, non sa più accogliere la pioggia”

A cura di: Ing. Francesca Di Santo